時(shí)間:2023-08-21 16:58:05
序論:在您撰寫(xiě)航空航天發(fā)展方向時(shí),參考他人的優(yōu)秀作品可以開(kāi)闊視野,小編為您整理的7篇范文,希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情,引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
【關(guān)鍵詞】航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng)控制系統(tǒng)研究進(jìn)展
隨著我國(guó)航空航天的不斷進(jìn)步,航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的發(fā)展也不斷的提高,燃油和控制系統(tǒng)由原來(lái)的簡(jiǎn)單系統(tǒng)發(fā)展到現(xiàn)在的復(fù)雜技術(shù),由原來(lái)的液壓機(jī)械操作發(fā)展到現(xiàn)在由全權(quán)限數(shù)字電子控制(FADEC)進(jìn)行操作。原有的軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)中燃油和控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是多變幾何控制能力,而現(xiàn)在的FADEC技術(shù)將發(fā)動(dòng)機(jī)的故障診斷和監(jiān)視系統(tǒng)歸入到發(fā)動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)中。在航空航天發(fā)展速度較快的今天,防喘控制也受到航天專(zhuān)家的重視。因此,本文將對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃油和控制系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)行闡釋?zhuān)瑸槲覈?guó)的航空航天發(fā)展提供理論依據(jù)。
1我國(guó)現(xiàn)階段航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀
1.1燃油控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀
燃油控制系統(tǒng)是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的核心控制系統(tǒng),其主要性能直接影響整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng),而燃油泵是燃油系統(tǒng)的重要組成部分。燃油泵包括燃油增壓泵和主燃油泵,目前全球各國(guó)研制的軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃油增壓泵是采用離心式獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)模式,其增壓能力可達(dá)到0.4-0.8 MPa;而主燃油泵一般采用的是齒輪泵,主要是由于齒輪泵的體積較小、流量較大。還有一種比較合理的選擇是采用高壓柱塞泵,它既可以作為主燃油泵還可以作為噴口油泵,據(jù)調(diào)查顯示,該泵使用情況較為普遍,在英國(guó)生產(chǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)中就采用了高壓柱塞泵作為主燃油泵,最大的出口壓力可達(dá)21 MPa,最大的流量也可達(dá)每小時(shí)10000kg,而近期俄羅斯也研發(fā)出了高壓燃油柱塞泵。而通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用顯示,在泵油系統(tǒng)中還是應(yīng)該采用離心泵作為發(fā)動(dòng)機(jī)的主燃油泵,其主要特點(diǎn)是制造結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)地較輕、燃油溫升較少,且質(zhì)量達(dá)到了要求。離心泵在設(shè)計(jì)上較為簡(jiǎn)單,其控制操作也極為方便,但在小流量的啟動(dòng)過(guò)程中其性能較低,因此需要再單獨(dú)配置一個(gè)啟動(dòng)泵,這樣將發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)和流量變?yōu)榭烧{(diào)控的模式。
1.2噴管控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀
發(fā)動(dòng)機(jī)的噴管控制系統(tǒng)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中也占有舉足輕重的位置,對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴管的介質(zhì),我國(guó)目前采用液壓油、燃油和滑油,但由于滑油和液壓油的性較好,可導(dǎo)致噴管油源泵在工作時(shí)壓力達(dá)到最高。在發(fā)動(dòng)機(jī)中使用液壓油系統(tǒng)則可以無(wú)需設(shè)立獨(dú)立的油源系統(tǒng),但在這樣共同使用液壓油源時(shí),可對(duì)飛機(jī)的動(dòng)態(tài)操作系統(tǒng)產(chǎn)生不利的影響,還會(huì)導(dǎo)致飛機(jī)的液壓系統(tǒng)遭到污染。有調(diào)查顯示,英國(guó)曾采用發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴管的獨(dú)立滑油系統(tǒng),雖然對(duì)噴管的控制得到了靈敏的提升,但在油源系統(tǒng)中增加了油箱和油泵等裝置,使得控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜。目前在我國(guó)的軍用發(fā)動(dòng)機(jī)中,使用較多的噴管控制系統(tǒng)是以燃油為介質(zhì),與此同時(shí),在噴管油源泵的選擇上多以高壓柱塞泵為主。該泵的最大出口壓力可達(dá)23 MPa,最大流量可達(dá)每小時(shí)3600L。
1.3FADEC技術(shù)系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀
FADEC技術(shù)是新研發(fā)的全權(quán)限數(shù)字電子控制系統(tǒng),其主要包括傳感器、執(zhí)行結(jié)構(gòu)、微處理機(jī)以及數(shù)據(jù)的通訊。數(shù)據(jù)傳感器的使用數(shù)量在不斷的增加,致使軍用發(fā)動(dòng)機(jī)電纜的質(zhì)量也有進(jìn)步,在發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油和控制系統(tǒng)中,傳感器的質(zhì)量占有不可或缺的位置。我國(guó)對(duì)傳感器的研發(fā)方向是制造出光纖和智能的傳感器,這將是迎合光纖通信的最大亮點(diǎn)。與此同時(shí),微電子技術(shù)也給FADEC的發(fā)展提供了電子硬件,隨著電子技術(shù)的蓬勃發(fā)展,微處理機(jī)也越來(lái)越受到航空專(zhuān)家的關(guān)注。在發(fā)動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)通訊過(guò)程中,通過(guò)高速的光纖數(shù)據(jù)把發(fā)動(dòng)機(jī)的智能傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)有效的連接起來(lái),取代了原有的點(diǎn)到點(diǎn)式的串行通訊方式,這樣提高了數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的安全性。在發(fā)動(dòng)機(jī)未來(lái)的研發(fā)過(guò)程中,要注重防喘控制等相結(jié)合的應(yīng)用,要做到同監(jiān)視系統(tǒng)、飛控系統(tǒng)以及火控系統(tǒng)共同結(jié)合。FADEC技術(shù)可以實(shí)施較復(fù)雜的控制計(jì)劃,用自適應(yīng)控制系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的綜合控制。
1.4防喘系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀
防喘系統(tǒng)在軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)中的主要作用是防止飛機(jī)飛行或發(fā)射武器時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)喘振和熄火。美國(guó)和俄羅斯等國(guó)家在軍用發(fā)動(dòng)機(jī)上都使用了防喘和消喘的控制系統(tǒng),同樣的在我國(guó)的軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)中也應(yīng)用了數(shù)字化的防喘控制系統(tǒng),并取得了較大的研究進(jìn)展。我國(guó)軍用發(fā)動(dòng)機(jī)中防喘控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念是采用有靜壓傳感器的喘振信號(hào)器和高響應(yīng)壓力傳感器,其設(shè)計(jì)可以利用數(shù)字濾波準(zhǔn)確的判斷出喘振的征候。不同類(lèi)型的發(fā)動(dòng)機(jī)其采用的防喘控制系統(tǒng)也是不盡相同的。在發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)過(guò)程中,進(jìn)口溫度在90-100℃之內(nèi)方可保證發(fā)動(dòng)機(jī)工作的穩(wěn)定性,若超過(guò)140℃時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)出現(xiàn)瞬間的喘振現(xiàn)象,但發(fā)動(dòng)機(jī)自身的防喘控制系統(tǒng)會(huì)將其回復(fù)到原始的穩(wěn)定狀態(tài)。
1.5監(jiān)視系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀
在我國(guó)軍用發(fā)動(dòng)機(jī)中均配置了不同模式的監(jiān)視控制系統(tǒng),根據(jù)飛機(jī)功能的不同配置不同模式的監(jiān)視控制系統(tǒng),有的配置專(zhuān)用的監(jiān)視系統(tǒng),有的同飛行記錄系統(tǒng)相兼容。我國(guó)研制的軍用發(fā)動(dòng)機(jī)中的監(jiān)視控制系統(tǒng),為了監(jiān)視發(fā)動(dòng)機(jī)在使用過(guò)程中關(guān)鍵參數(shù)的變化情況,監(jiān)視系統(tǒng)可記錄發(fā)動(dòng)機(jī)的工作時(shí)間、工作溫度、渦輪葉片的使用壽命系數(shù)以及高壓轉(zhuǎn)子的主、次循環(huán)等參數(shù)。監(jiān)視系統(tǒng)在正常工作時(shí),有兩個(gè)機(jī)構(gòu)在執(zhí)行著相應(yīng)的職責(zé),一個(gè)機(jī)構(gòu)執(zhí)行控制系統(tǒng),另一個(gè)機(jī)構(gòu)執(zhí)行狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng),當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí),就由狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的控制,在控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障的時(shí)間里對(duì)飛行的數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)的監(jiān)視參數(shù)進(jìn)行記錄,以便對(duì)監(jiān)視故障的診斷提供幫助。
2我國(guó)未來(lái)燃油和控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)
2.1供油系統(tǒng)的加強(qiáng)
我國(guó)研發(fā)的軍用發(fā)動(dòng)機(jī)主要是以燃油和控制系統(tǒng)為主導(dǎo)地位,采用新型的燃油泵控制系統(tǒng)同科學(xué)的電子硬件相結(jié)合,共同提高FADEC系統(tǒng)的工作性能。運(yùn)用科學(xué)的控制系統(tǒng)和合理的控制算法可提高發(fā)動(dòng)機(jī)的控制指令,不僅可以提高控制系統(tǒng)的使用壽命,同時(shí)還可以降低研發(fā)控制系統(tǒng)的成本。而降低供油系統(tǒng)的成本也成為學(xué)者的研究目標(biāo),研究表明當(dāng)燃油的溫升在20-30℃之間時(shí),供油系統(tǒng)的質(zhì)量便可減輕一半,這就大大的提高了供油系統(tǒng)的使用壽命。為了降低燃油系統(tǒng)對(duì)污染的增加,我國(guó)研制的軍用發(fā)動(dòng)機(jī)多采用離心式油泵,進(jìn)而取代原有的齒輪泵和柱塞泵。但離心泵在工作過(guò)程中有弊端,即在小流量時(shí)效率較低,便會(huì)造成燃油溫度的升高,因此,專(zhuān)家研發(fā)得出通過(guò)調(diào)節(jié)泵的工作轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)燃油泵的供油量。目前我國(guó)軍用的航空發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油系統(tǒng)是應(yīng)用電子技術(shù)進(jìn)行控制,這就需要應(yīng)用高集成度和耐高溫的電子元件和器件,獨(dú)立的燃油泵轉(zhuǎn)動(dòng)裝置便成了發(fā)動(dòng)機(jī)自我監(jiān)視和診斷的保證。
2.2先進(jìn)技術(shù)和科技的應(yīng)用
我國(guó)軍用發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油和控制系統(tǒng)中,應(yīng)用了先進(jìn)的技術(shù)和科技,采用耐高溫的半導(dǎo)體元件可耐高溫350℃、應(yīng)用最先進(jìn)的高溫光電技術(shù)測(cè)量裝置、采用砷化鎵材質(zhì)作為集成電路、高速處理器可達(dá)每秒一億次以及高性能的復(fù)合材料。在軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上運(yùn)用先進(jìn)的分析和檢測(cè)軟件。在發(fā)動(dòng)機(jī)研制過(guò)程中,應(yīng)加強(qiáng)計(jì)算機(jī)輔助的設(shè)計(jì)理念,在燃油附件中利用先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行改造,從發(fā)動(dòng)機(jī)的工裝設(shè)計(jì)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)以及編程等發(fā)面共同發(fā)展,提高發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量,節(jié)省研制時(shí)間。要利用先進(jìn)的技術(shù)積極展開(kāi)對(duì)控制系統(tǒng)和綜合控制系統(tǒng)的研發(fā)工作,加強(qiáng)對(duì)FADEC技術(shù)的研發(fā),利用智能傳感器、數(shù)字執(zhí)行機(jī)構(gòu)、數(shù)據(jù)通訊、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)。
3結(jié)語(yǔ)
在我國(guó)航空航天行業(yè)迅速發(fā)展的今天,軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃油和控制系統(tǒng)的研究取得了較大的進(jìn)步。隨著我國(guó)科研人員的不斷研究,中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油和控制系統(tǒng)也達(dá)到了較高的水平。為能研制出更高質(zhì)量的航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃油和控制系統(tǒng),研究人員應(yīng)繼續(xù)加大對(duì)FADEC系統(tǒng)的研發(fā)工作,增加試驗(yàn)的準(zhǔn)確性和應(yīng)用性,要注重軟件系統(tǒng)的編程,結(jié)合實(shí)踐中發(fā)動(dòng)機(jī)的型號(hào)進(jìn)行研究,加快FADEC系統(tǒng)的研發(fā)。本文通過(guò)闡釋燃油控制系統(tǒng)、噴管控制系統(tǒng)、FADEC技術(shù)系統(tǒng)、防喘系統(tǒng)以及監(jiān)視系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀,進(jìn)而提出了我國(guó)要加強(qiáng)供油系統(tǒng),同時(shí)采用先進(jìn)技術(shù)和科技來(lái)提高我國(guó)未來(lái)燃油和控制系統(tǒng)的蓬勃發(fā)展。為我國(guó)軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制提供理論依據(jù),與此同時(shí),也為我國(guó)的航空航天發(fā)展指明了方向。
參考文獻(xiàn):
[1]張紹基.航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃油與控制系統(tǒng)的研究與展望[J].航空發(fā)動(dòng)機(jī),2003,03:1-5+10.
【關(guān)鍵詞】應(yīng)變電測(cè) 傳感器 發(fā)展應(yīng)用
隨著社會(huì)的不斷發(fā)展,科技對(duì)于人們生活的影響越來(lái)越大,已經(jīng)逐步的走入了人們?nèi)粘-h(huán)境以及工業(yè)化生產(chǎn)中。在大型工業(yè)、機(jī)械化工以及航空航天等領(lǐng)域中,新的科技應(yīng)用使得各種大型設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精密度高,為工業(yè)化、機(jī)械化發(fā)展提供重要技術(shù)保障。因此,各種設(shè)備的正常運(yùn)行是保證工業(yè)化發(fā)展的基礎(chǔ),是安全生產(chǎn)以及產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)的前提,而對(duì)設(shè)備的應(yīng)變測(cè)試是檢測(cè)設(shè)備正常運(yùn)行的重要手段之一。應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試以及傳感器技術(shù)的應(yīng)用可以精確的對(duì)設(shè)備或者產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、各種零部件以及工作時(shí)的受力、傳熱等狀況進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)試,保證設(shè)備運(yùn)行時(shí)有著正確的位移、應(yīng)變、受力、受熱等力學(xué)基礎(chǔ)參數(shù),保證機(jī)械設(shè)備在合適的范圍運(yùn)行,避免由于結(jié)構(gòu)問(wèn)題或者受力、強(qiáng)度等問(wèn)題導(dǎo)致的運(yùn)行故障。所以說(shuō),應(yīng)變電測(cè)與傳感器技術(shù)對(duì)我國(guó)工業(yè)生活的發(fā)展建設(shè)是人類(lèi)社會(huì)未來(lái)發(fā)展的必然選擇。借助一定的設(shè)備檢測(cè)節(jié)點(diǎn)來(lái)處理一定的信息,從而來(lái)監(jiān)控和檢測(cè)設(shè)備運(yùn)行的實(shí)時(shí)環(huán)境,有利于大大的推動(dòng)、保護(hù)設(shè)備的正常運(yùn)行以及人們的生命財(cái)產(chǎn)安全,展示了廣闊的發(fā)展前景。
1 技術(shù)原理與發(fā)展現(xiàn)狀
應(yīng)變電測(cè)的原理是將被測(cè)物品產(chǎn)生的應(yīng)變反應(yīng)到電阻片上,然后采集電阻應(yīng)變片上由于電阻變化產(chǎn)生的阻值。由于電阻應(yīng)變片較為敏感,屬于敏感性元件,因此在電阻應(yīng)變片設(shè)計(jì)以及測(cè)量過(guò)程中需要注意應(yīng)變片的連接方式、溫度影響、電阻片厚度和敏感度等因素的影響。在應(yīng)變測(cè)量時(shí),需要把電阻應(yīng)變片連接在被測(cè)物件的表面,當(dāng)被測(cè)物表面產(chǎn)生受力變形時(shí),表面的電阻應(yīng)變片會(huì)敏感的捕捉到電阻片基底感應(yīng)獲取的應(yīng)力信息,從而將信息由基地傳到應(yīng)變片的敏感柵位置,敏感柵根據(jù)被測(cè)件的變形情況計(jì)算出實(shí)際的變形量,最終使得電阻應(yīng)變片產(chǎn)生相應(yīng)的阻值,轉(zhuǎn)換為阻值數(shù)字表達(dá)出來(lái)。在信息技術(shù)的不斷推進(jìn)發(fā)展中,應(yīng)變電測(cè)也逐漸走向 了數(shù)字化以及網(wǎng)絡(luò)化,自動(dòng)采集數(shù)據(jù)大大增加了電測(cè)技術(shù)的工作效率以及工作精度,有效促進(jìn)了應(yīng)變電測(cè)技術(shù)發(fā)展。
傳感器目前主流的有多種類(lèi)型,例如感光傳感器、溫度傳感器、應(yīng)變傳感器、濕度傳感器以及熱紅外傳感器等等,一般在工業(yè)系統(tǒng)中常用的傳感器是應(yīng)變計(jì)式傳感器。在工業(yè)系統(tǒng)中,傳感器與各個(gè)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)密切實(shí)時(shí)連接,不同的節(jié)點(diǎn)之間可以借助一定的協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)連接,進(jìn)而保證在一定的環(huán)境信息基礎(chǔ)之上進(jìn)行協(xié)同工作,共同完成了數(shù)據(jù)采集護(hù)工作。恰恰傳感器憑借著其自身的優(yōu)越性,例如網(wǎng)絡(luò)容量大、數(shù)據(jù)量較小、靈敏度高、實(shí)時(shí)性好等,進(jìn)而來(lái)發(fā)揮出整個(gè)網(wǎng)絡(luò)在傳輸數(shù)據(jù)信息的可靠性和安全性,體現(xiàn)了工業(yè)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。
當(dāng)前,應(yīng)變電測(cè)與傳感器技術(shù)正在我國(guó)各個(gè)行業(yè)發(fā)揮重要的作用,而該技術(shù)的發(fā)展仍然需要進(jìn)一步提高,應(yīng)變電測(cè)與傳感器技術(shù)的水平以及精度必須要達(dá)到具有一定的功能使用性標(biāo)準(zhǔn),達(dá)到國(guó)際一流水平,以滿(mǎn)足我國(guó)現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需求。總而言之,當(dāng)前形勢(shì)下我國(guó)應(yīng)變電測(cè)與傳感器技術(shù)工作的主要目標(biāo)具體如下:
(1)要能夠?qū)崿F(xiàn)科學(xué)的、系統(tǒng)的、精確的且快速的對(duì)于工業(yè)設(shè)備的工作狀況進(jìn)行數(shù)據(jù)性的描述, 針對(duì)未來(lái)的工業(yè)設(shè)備的發(fā)展變化趨勢(shì),特別是那些我國(guó)政府十分重視的行業(yè)設(shè)備進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注,并根據(jù)設(shè)備進(jìn)行技術(shù)革新,不斷滿(mǎn)足發(fā)展需求。
(2)要能夠更加精確的給出應(yīng)變阻值,提高技術(shù)的精度,根據(jù)反饋值保證設(shè)備在安全使用范圍內(nèi)。
(3)進(jìn)一步完善應(yīng)變電測(cè)技術(shù)的采集功能,實(shí)現(xiàn)多種傳感器技術(shù)的融合,加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新,不斷適應(yīng)日益發(fā)展的科學(xué)化生產(chǎn)水平。
2 應(yīng)變電測(cè)與傳感器技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用
2.1 新型設(shè)備的產(chǎn)生
越來(lái)越先進(jìn)的工業(yè)技術(shù)使得工業(yè)系統(tǒng)對(duì)新技術(shù)的要求也越來(lái)越高,這也同樣刺激了應(yīng)變電測(cè)計(jì)的品種以及技術(shù)規(guī)格都有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。在使用的應(yīng)力值范圍、應(yīng)用溫度、環(huán)境復(fù)雜程度等方面都有了^大的進(jìn)步,一些針對(duì)特殊環(huán)境下使用的應(yīng)變計(jì)也逐漸被推出,如高溫應(yīng)變計(jì)、防水應(yīng)變計(jì)等。除此之外,在應(yīng)用范圍上也有了較大的革新,除了常用的溫度、應(yīng)力應(yīng)變外 ,還包括加速度、稱(chēng)重、超小型、沉降計(jì)等新型應(yīng)變計(jì),在使用精度上有了較大的提高,一些應(yīng)變計(jì)還可以多次重復(fù)使用,節(jié)約資源,提高 利用率。同時(shí),針對(duì)各種應(yīng)變電測(cè)設(shè)備,相應(yīng)的開(kāi)發(fā)出了很多對(duì)設(shè)備進(jìn)行物理量測(cè)試的技術(shù)方法,包括對(duì)各種形式的傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理的專(zhuān)門(mén)軟件,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)變計(jì)以及傳感器的自動(dòng)化測(cè)量與分析。新型數(shù)字動(dòng)態(tài)應(yīng)變電測(cè)計(jì)的使用也是一種技術(shù)革新,能夠?qū)崿F(xiàn)應(yīng)變電測(cè)計(jì)和 計(jì)算機(jī)的對(duì)接,大大提高了對(duì)設(shè)備結(jié)構(gòu)、試驗(yàn)進(jìn)行分析的工作效率,保證了工作質(zhì)量。
2.2 航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用
近年來(lái),我國(guó)航空航天技術(shù)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展,同樣的,應(yīng)變電測(cè)與傳感器技術(shù)在其中也起到了不可小覷的作用,是航空航天發(fā)展中重要的技術(shù)支持。在飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)中,渦輪轉(zhuǎn)子以及渦輪風(fēng)扇的工作需要很高的溫度,發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)溫度最高可以達(dá)到900℃,要想在這種工作環(huán)境下檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的應(yīng)變變化,所用的應(yīng)變電阻片必須要能夠耐高溫,對(duì)此,新開(kāi)發(fā)的應(yīng)變測(cè)量計(jì)可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的高溫使用,成功解決了這一難題并取得了良好的效果。此外,在飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)搖臂上采用的動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀取得突出的效果;飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)導(dǎo)管采用的應(yīng)力檢測(cè)試片很好的減小了飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)導(dǎo)管 的動(dòng)應(yīng)力;發(fā)動(dòng)機(jī)矢量噴管采用的載荷測(cè)量技術(shù)實(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)的減重并為發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù) 理論支持;在返回艙的模擬中采用的應(yīng)力測(cè)試以及動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀保障了返回艙的強(qiáng)度,由此可見(jiàn),應(yīng)變電測(cè)技術(shù)以及傳感器技術(shù)在航空航天領(lǐng)域有著至關(guān)重要的作用。
3 結(jié)束語(yǔ)
隨著工業(yè)化系統(tǒng)的飛速發(fā)展,科技化技術(shù)水平不斷推動(dòng)著應(yīng)變電測(cè)技術(shù)的不斷進(jìn)步,工業(yè)設(shè)備的應(yīng)變測(cè)試有了更多、更好的選擇,為航空航天、鐵路運(yùn)輸?shù)裙I(yè)領(lǐng)域的產(chǎn)品發(fā)展提供了有利的技術(shù)保障,是計(jì)算結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、應(yīng)力應(yīng)變、溫度變化等測(cè)試的有效手段,為工業(yè)試驗(yàn)以及工業(yè)數(shù)據(jù)分析提供了較為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)資料。
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世界航天工業(yè)經(jīng)過(guò)五十多年的發(fā)展,目前規(guī)模已相當(dāng)可觀。在不同程度上建立了航天工業(yè)的國(guó)家和地區(qū)已有20多個(gè),但在能力與水平上,各國(guó)的相互差距仍然很大。目前,世界航天工業(yè)主要分布在一些發(fā)達(dá)國(guó)家和大國(guó),以美國(guó)最為發(fā)達(dá),俄羅斯、歐洲和日本的航天工業(yè)也相當(dāng)發(fā)達(dá),發(fā)展中國(guó)家中,中國(guó)、印度、巴西等國(guó)的航天工業(yè)都有一定的能力和水平。
一、美國(guó)的航天工業(yè)
美國(guó)的航天工業(yè)經(jīng)過(guò)數(shù)十年的發(fā)展已形成了龐大的科研生產(chǎn)體系,從事航天工業(yè)的員工人數(shù)近百萬(wàn)人,其中科研和工程技術(shù)人員約占到總數(shù)的近80%。美國(guó)從事與航天有關(guān)的研究與咨詢(xún)活動(dòng)的研究機(jī)構(gòu)及學(xué)會(huì)等約有200多家。按照航天產(chǎn)品和導(dǎo)彈的總體、動(dòng)力系統(tǒng)和電子設(shè)備三大部分的主要承包商統(tǒng)計(jì),約有370多家公司;如果將有關(guān)設(shè)備、儀器儀表、地面設(shè)備、電子元器件及原材料企業(yè)也計(jì)算在內(nèi),則為航天產(chǎn)品配套的公司有1000多家。美國(guó)大型航天和導(dǎo)彈公司大多從事航空航天業(yè)務(wù),同時(shí)經(jīng)營(yíng)多種業(yè)務(wù),有雄厚的技術(shù)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)能力。
美國(guó)將空間開(kāi)發(fā)與利用作為綜合國(guó)力新的增長(zhǎng)點(diǎn),確立了發(fā)展空間能力為基本國(guó)策,不斷加強(qiáng)國(guó)家對(duì)航天工業(yè)的協(xié)調(diào),實(shí)施商業(yè)化空間政策,對(duì)民用和軍用航天計(jì)劃在技術(shù)開(kāi)發(fā)、發(fā)射和服務(wù)支持方面進(jìn)行最大限度的協(xié)作,并廣泛參與世界范圍的競(jìng)爭(zhēng)。美國(guó)已形成了一套比較完善的航天與導(dǎo)彈工業(yè)管理體制??偨y(tǒng)與國(guó)會(huì)為決策層,總統(tǒng)負(fù)責(zé)航天和導(dǎo)彈工業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略決策和方針政策,國(guó)會(huì)進(jìn)行航天和工業(yè)管理的立法,監(jiān)督政府有關(guān)部門(mén)的航天和導(dǎo)彈工業(yè)管理工作,并通過(guò)預(yù)算撥款和政策對(duì)航天和導(dǎo)彈工業(yè)進(jìn)行宏觀調(diào)控。國(guó)防部與國(guó)家航空航天局(NASA)為計(jì)劃層,國(guó)防部是軍用航天和導(dǎo)彈的主管部門(mén),NASA是美國(guó)民用航天活動(dòng)的政府主要管理部門(mén),并承擔(dān)部分軍用航空航天計(jì)劃,NASA還與其它政府部門(mén)負(fù)責(zé)商業(yè)航天規(guī)劃的實(shí)施。承包商(工業(yè)界)、科研部門(mén)、大學(xué)等為實(shí)施層。
美國(guó)在航天工業(yè)上的投資遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出其它國(guó)家,2001年達(dá)到288億美元,約占世界所有國(guó)家航天預(yù)算總和的75%。
到目前為止,美國(guó)不僅形成了龐大的航天和導(dǎo)彈研發(fā)、生產(chǎn)和管理體系,而且不論是航天運(yùn)載工具和航天器、還是各類(lèi)導(dǎo)彈,均形成種類(lèi)齊全、型號(hào)繁多的體系。美國(guó)具有世界上最強(qiáng)大的航天運(yùn)載能力,擁有重型、大、中、小型等多種系列運(yùn)載火箭,目前只有美國(guó)的航天飛機(jī)是世界上唯一投入使用的可重復(fù)使用的運(yùn)載器,在研的及預(yù)研的可重復(fù)使用的運(yùn)載器數(shù)量最多時(shí)達(dá)到十幾種;美國(guó)載人航天和空間探測(cè)技術(shù)發(fā)展成熟,目前領(lǐng)導(dǎo)和管理著龐大而復(fù)雜的國(guó)際空間站工程,數(shù)十個(gè)空間探測(cè)器探測(cè)了月球、行星和星際,各類(lèi)在軌的衛(wèi)星門(mén)類(lèi)齊全。自人類(lèi)發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星以來(lái),各國(guó)發(fā)射了5000余顆衛(wèi)星,其中美國(guó)占了將近一半。
美國(guó)的航天和導(dǎo)彈技術(shù)始終處于世界領(lǐng)先地位,這與其長(zhǎng)期保持雄厚的航天工業(yè)基礎(chǔ)和持續(xù)的創(chuàng)新能力分不開(kāi)。航天與導(dǎo)彈技術(shù)屬于綜合技術(shù)和系統(tǒng)工程技術(shù),需要以各專(zhuān)業(yè)技術(shù)為基礎(chǔ)。美國(guó)十分重視國(guó)防技術(shù)基礎(chǔ)的發(fā)展,國(guó)防部制訂的15項(xiàng)國(guó)防關(guān)鍵技術(shù),其中12項(xiàng)都用于航天和導(dǎo)彈的研發(fā)。而這些關(guān)鍵技術(shù)的絕大多數(shù)在世界居領(lǐng)先地位。
二、俄羅斯航天工業(yè)
俄羅斯繼承了蘇聯(lián)大部分航天與導(dǎo)彈工業(yè)的科研設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)和工業(yè)企業(yè),保留了規(guī)模巨大航天與導(dǎo)彈工業(yè)的基礎(chǔ),以及雄厚的科研、生產(chǎn)、試驗(yàn)和應(yīng)用能力。獨(dú)立后,俄聯(lián)邦政府給航天與導(dǎo)彈工業(yè)的財(cái)政撥款銳減,許多已列入航天與導(dǎo)彈計(jì)劃的研制和生產(chǎn)項(xiàng)目被取消或推遲,航天與導(dǎo)彈工業(yè)受到巨大的影響。但由于蘇聯(lián)航天與導(dǎo)彈工業(yè)的龐大規(guī)模和堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),使俄羅斯至今仍然保持著一個(gè)實(shí)力僅次于美國(guó)、許多領(lǐng)域可以與美國(guó)并駕齊驅(qū)的航天與導(dǎo)彈工業(yè)強(qiáng)國(guó)的地位。
俄羅斯非常重視航天工業(yè)的發(fā)展,在經(jīng)費(fèi)有限,航天與導(dǎo)彈發(fā)展規(guī)??s小的情況下,突出保證國(guó)家航天與導(dǎo)彈重點(diǎn)項(xiàng)目的實(shí)施和發(fā)展,繼續(xù)保持重點(diǎn)航天與導(dǎo)彈技術(shù)在世界的領(lǐng)先地位。俄羅斯將核威攝力量做為國(guó)家安全的基石,保持和發(fā)展包括新型戰(zhàn)略導(dǎo)彈在內(nèi)的戰(zhàn)略核力量,確保獨(dú)立研制、生產(chǎn)先進(jìn)戰(zhàn)略導(dǎo)彈系統(tǒng)的能力。鼓勵(lì)航天與戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈產(chǎn)品的出口,積極開(kāi)展國(guó)際航天合作。
目前,俄羅斯航空航天局直接管理著從事航天與導(dǎo)彈系統(tǒng)及相關(guān)部件研制的研究設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)企業(yè)一百多家,另有航空航天局內(nèi)外的45家企業(yè)通過(guò)合作參與航天器與導(dǎo)彈的研制生產(chǎn),還有一些俄羅斯與國(guó)外合資的航天企業(yè)。從事航天與導(dǎo)彈研制與生產(chǎn)的雇員近30萬(wàn)。從獨(dú)立后的1992年至2000年底,俄羅斯共進(jìn)行了316次航天發(fā)射,先后發(fā)射了454個(gè)各種軌道的航天器。近5年來(lái),俄羅斯平均每年約進(jìn)行20~30次航天發(fā)射,發(fā)射數(shù)量大約是蘇聯(lián)時(shí)期的1/3。俄羅斯的航天產(chǎn)品包括各種航天運(yùn)載器、衛(wèi)星和深空探測(cè)器、載人飛船與空間站,建立了完整的航天飛行控制與測(cè)量系統(tǒng),開(kāi)展了全面的航天應(yīng)用與豐富空間科學(xué)研究活動(dòng),是美國(guó)之外全球航天產(chǎn)品最齊全、設(shè)施最配套的國(guó)家。俄羅斯已經(jīng)形成種類(lèi)齊全、產(chǎn)品配套的導(dǎo)彈武器系統(tǒng)??傮w上說(shuō),在許多領(lǐng)域俄羅斯導(dǎo)彈武器系統(tǒng)在品種、技戰(zhàn)術(shù)水平上都可與美國(guó)匹敵。
三、歐洲航天工業(yè)
法國(guó)是西歐第一航天大國(guó),也是美國(guó)和俄羅斯之后的世界第三航天大國(guó)。它擁有強(qiáng)大的運(yùn)載火箭與航天器制造能力和類(lèi)型較齊全、規(guī)模較龐大的導(dǎo)彈研制生產(chǎn)能力。法國(guó)航天和導(dǎo)彈工業(yè)的規(guī)模在西歐居第一位,從業(yè)人數(shù)和銷(xiāo)售額均高居西歐各國(guó)之首。法國(guó)能獨(dú)立或?yàn)橹餮兄聘鞣N大型運(yùn)載火箭,通信、偵察和對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星,較大型航天器以及各種類(lèi)型的導(dǎo)彈,共研制過(guò)或正在研制約5個(gè)系列的運(yùn)載火箭、約15種型號(hào)的衛(wèi)星、3種型號(hào)的航天器和約60種型號(hào)的導(dǎo)彈,具備總體設(shè)計(jì)、推進(jìn)、制導(dǎo)、結(jié)構(gòu)、防熱等分系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研制以及電池、火工品等零部件研制能力。法國(guó)研制生產(chǎn)的各種運(yùn)載火箭、衛(wèi)星 、航天器和導(dǎo)彈具有較高的技術(shù)和應(yīng)用水平。其中,通信和遙感衛(wèi)星性能接近世界先進(jìn)水平,并帶頭打破了美國(guó)對(duì)國(guó)際商業(yè)通信衛(wèi)星研制市場(chǎng)的壟斷,成為“阿拉伯衛(wèi)星”和“土耳其衛(wèi)星”的主承包商;反艦導(dǎo)彈、防空導(dǎo)彈、空空導(dǎo)彈的性能基本接近或達(dá)到美國(guó)同類(lèi)武器系統(tǒng)的水平。法國(guó)航天大型企業(yè)的基礎(chǔ)雄厚、設(shè)備精良、技術(shù)先進(jìn),如在“阿里安”火箭總裝車(chē)間擁有現(xiàn)代化的機(jī)器人、加工中心、CAD/CAM、數(shù)學(xué)仿真、模擬仿真等設(shè)備,其設(shè)計(jì)、研制、管理手段均非常先進(jìn)。
英國(guó)航天和導(dǎo)彈工業(yè)的規(guī)模,在西方國(guó)家中處于前列。英國(guó)有比較配套的航天工業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu),研發(fā)、生產(chǎn)能力與水平在西方國(guó)家中處于前列。英國(guó)航天工業(yè)的研發(fā)和生產(chǎn)注重選擇重點(diǎn)發(fā)展方向,主要是在對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星、小衛(wèi)星和衛(wèi)星軟件等領(lǐng)域的研發(fā)、生產(chǎn)中具有很強(qiáng)的實(shí)力;在通信衛(wèi)星技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)中處于世界先進(jìn)水平;能獨(dú)立研發(fā)、生產(chǎn)衛(wèi)星整星和探空火箭,但不能獨(dú)立研發(fā)、生產(chǎn)運(yùn)載火箭。英國(guó)雖然缺乏戰(zhàn)略導(dǎo)彈生產(chǎn)能力,但在戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈領(lǐng)域,除了不具備獨(dú)立研制生產(chǎn)巡航導(dǎo)彈的能力外,其它戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈不僅可以獨(dú)立研發(fā)和生產(chǎn),而且其水平位居世界先進(jìn)行列,至今已經(jīng)生產(chǎn)了30多種型號(hào)的戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈。英國(guó)的航天與導(dǎo)彈產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)上具有一定的競(jìng)爭(zhēng)力,其中每年戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈的出口貿(mào)易額達(dá)10多億英鎊。
德國(guó)近年來(lái)在航天器系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制造、管理和工程總承包方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn),掌握了許多領(lǐng)域的關(guān)鍵先進(jìn)技術(shù)。在單、雙組元液體推進(jìn)系統(tǒng),硅太陽(yáng)電池及復(fù)合材料電池板,衛(wèi)星姿控系統(tǒng),行波管放大器,光學(xué)儀器,電火箭發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)等領(lǐng)域擁有世界一流技術(shù)。在大型運(yùn)載火箭第二級(jí)液體芯級(jí)、液體捆綁助推器、上面級(jí)液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、姿控發(fā)動(dòng)機(jī)和火箭結(jié)構(gòu)件的研制上具有豐富的經(jīng)驗(yàn)。德國(guó)具有應(yīng)用衛(wèi)星和科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星整星研制的能力,并擁有很高衛(wèi)星制造水平,尤其在衛(wèi)星太陽(yáng)電池系統(tǒng)、姿控系統(tǒng)、光學(xué)儀器、衛(wèi)星通信有效載荷、衛(wèi)星單組元和雙組元推力器及電推進(jìn)系統(tǒng)領(lǐng)域擁有先進(jìn)水平。德國(guó)近年來(lái)積極參與了歐洲阿里安4、阿里安5運(yùn)載火箭的研制和生產(chǎn),并自己研制了哥白尼德國(guó)郵政衛(wèi)星。德國(guó)不生產(chǎn)戰(zhàn)略導(dǎo)彈產(chǎn)品,研制的導(dǎo)彈產(chǎn)品主要有地空導(dǎo)彈、空地導(dǎo)彈、空空導(dǎo)彈、反艦導(dǎo)彈、反坦克導(dǎo)彈等。
意大利航天與導(dǎo)彈工業(yè)規(guī)模在西歐排名第四位。意大利的航天工業(yè)在歐洲具有較先進(jìn)的技術(shù)水平,能夠獨(dú)立開(kāi)發(fā)衛(wèi)星系統(tǒng)和輕型運(yùn)載火箭。在大型運(yùn)載火箭固體助推器、衛(wèi)星平臺(tái)、衛(wèi)星通信高頻技術(shù)、通信衛(wèi)星有效載荷、衛(wèi)星天線(xiàn)、遠(yuǎn)地點(diǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域位于歐洲前列。意大利作為主承包商研制的典型衛(wèi)星型號(hào)有意大利衛(wèi)星-1、-2通信衛(wèi)星,阿蒂米斯先進(jìn)中繼和技術(shù)衛(wèi)星,宇宙-昴星團(tuán)衛(wèi)星,米塔科學(xué)小衛(wèi)星。與其他國(guó)家聯(lián)合研制的航天器有多種型號(hào)。意大利目前作為主承包商正在研制維加輕型運(yùn)載火箭;參加了國(guó)際空間站項(xiàng)目,承擔(dān)了多功能增壓后勤艙(MPLM)等重大項(xiàng)目的研制。在導(dǎo)彈領(lǐng)域,主要通過(guò)與法國(guó)、德國(guó)、英國(guó)和美國(guó)等國(guó)家合作的方式研制生產(chǎn)戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈,產(chǎn)品包括反艦導(dǎo)彈、防空導(dǎo)彈、空空導(dǎo)彈、空地(艦)導(dǎo)彈和反坦克導(dǎo)彈。
1970年4月24日,我國(guó)第一顆人造地球衛(wèi)星“東方紅一號(hào)”發(fā)射成功,拉開(kāi)了中國(guó)人探索宇宙奧秘、和平利用太空、造福人類(lèi)的序幕。經(jīng)過(guò)幾代航天人的接續(xù)奮斗,我國(guó)航天事業(yè)創(chuàng)造了以“兩彈一星”、載人航天、月球探y(tǒng)為代表的輝煌成就,走出了一條自力更生、自主創(chuàng)新的發(fā)展道路,積淀了深厚博大的航天精神。
2016年10月12日,國(guó)家國(guó)防科技工業(yè)局黨組在《人民日?qǐng)?bào)》刊文稱(chēng),中國(guó)將力爭(zhēng)在2020年左右實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)突破,加速邁向航天強(qiáng)國(guó);2030年左右實(shí)現(xiàn)整體躍升,躋身航天強(qiáng)國(guó)之列;2050年之前實(shí)現(xiàn)超越引領(lǐng),全面建成航天強(qiáng)國(guó)。
工業(yè)和信息化部副部長(zhǎng)、國(guó)家國(guó)防科技工業(yè)局局長(zhǎng)、國(guó)家航天局局長(zhǎng)許達(dá)哲說(shuō):“‘十三五’是中國(guó)航天發(fā)展的戰(zhàn)略機(jī)遇期,發(fā)展航天事業(yè),建設(shè)航天強(qiáng)國(guó),是我們不懈追求的航天夢(mèng)?!睆暮教齑髧?guó)到航天強(qiáng)國(guó),我們還有多少路要走?
我國(guó)距離航天強(qiáng)國(guó)還有多遠(yuǎn)?
航天強(qiáng)國(guó)有哪些具體指標(biāo)?中國(guó)航天科技集團(tuán)董事長(zhǎng)雷凡培曾在接受采訪時(shí)表示,航天強(qiáng)國(guó)的指標(biāo)包括100項(xiàng)產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)和27項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。
現(xiàn)在,我國(guó)能達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平的指標(biāo)有三分之一。產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)中,載人航天工程、月球探測(cè)等一些主要指標(biāo)上,已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平;經(jīng)濟(jì)指標(biāo)中,有一半的經(jīng)濟(jì)規(guī)模指標(biāo)已達(dá)到,但人均指標(biāo)仍有差距。從目前來(lái)看,“十三五”乃至未來(lái)的一段時(shí)間,我國(guó)將從重大項(xiàng)目、工程落地和應(yīng)用層面進(jìn)行布局。
在重大項(xiàng)目上,圍繞國(guó)家重大戰(zhàn)略需求,我國(guó)將選擇重點(diǎn)領(lǐng)域,啟動(dòng)實(shí)施天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)、深空探測(cè)及空間飛行器在軌服務(wù)與維護(hù)系統(tǒng)、重型運(yùn)載火箭等一批新的重大科技項(xiàng)目和重大工程。
例如,載人航天工程建成長(zhǎng)期有人照料的空間站,開(kāi)展較大規(guī)模的空間應(yīng)用;探月工程實(shí)現(xiàn)“三步走”戰(zhàn)略目標(biāo),嫦娥五號(hào)實(shí)現(xiàn)特定區(qū)域軟著陸及采樣返回,嫦娥四號(hào)實(shí)現(xiàn)人類(lèi)探測(cè)器首次月球背面軟著陸;高分辨率對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)全面建成,為形成高空間分辨率、高時(shí)間分辨率、高光譜分辨率的綜合對(duì)地觀測(cè)體系提供支撐;第二代北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)覆蓋全球,形成高質(zhì)量定位、導(dǎo)航和授時(shí)的全球服務(wù)能力。
另一方面,加強(qiáng)空間科學(xué)研究,提高人類(lèi)科學(xué)認(rèn)知水平。充分發(fā)揮空間科學(xué)在創(chuàng)新、發(fā)現(xiàn)和技術(shù)牽引方面的重要作用,持續(xù)推進(jìn)載人航天、月球探測(cè)以及空間科學(xué)先導(dǎo)專(zhuān)項(xiàng)等工程的科學(xué)探索,開(kāi)展空間天文、空間物理、微重力、空間環(huán)境、空間生命等空間科學(xué)研究,建立可持續(xù)發(fā)展的空間科學(xué)計(jì)劃,加強(qiáng)空間科學(xué)探索研究,在空間科學(xué)前沿領(lǐng)域取得重大發(fā)現(xiàn)和突破。
而在應(yīng)用層面,商業(yè)航天發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用是重要方向。我國(guó)將圍繞國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展重大需求,完善衛(wèi)星應(yīng)用體系,拓展衛(wèi)星應(yīng)用領(lǐng)域,強(qiáng)化衛(wèi)星在資源開(kāi)發(fā)與環(huán)境保護(hù)、防災(zāi)減災(zāi)與應(yīng)急反應(yīng)、社會(huì)管理與公共服務(wù)、大眾信息消費(fèi)與服務(wù)等方面的綜合應(yīng)用。
此外,我國(guó)還將進(jìn)行航天體系的體制改革。例如,推進(jìn)航天科研院所分類(lèi)改革和混合所有制企業(yè)改革,科學(xué)劃分航天科研院所類(lèi)別,堅(jiān)持生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)類(lèi)院所企業(yè)化轉(zhuǎn)制,推動(dòng)建立現(xiàn)代企業(yè)制度。
構(gòu)建航天新業(yè)態(tài)
雷凡培曾表示,從歐美航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程來(lái)看,航天產(chǎn)業(yè)的直接投入產(chǎn)出比約為1:2,而相關(guān)產(chǎn)業(yè)的輻射則高達(dá)1:7至1:14。我國(guó)航天產(chǎn)業(yè)的直接投入產(chǎn)出比較歐美略低,相關(guān)產(chǎn)業(yè)的輻射可以達(dá)到1:7至1:10的區(qū)間范圍。在航天的商業(yè)應(yīng)用上仍有提升空間。
這樣的輻射力正在吸引著地方布局商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)。
2016年9月,我國(guó)首個(gè)國(guó)家級(jí)商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)基地落戶(hù)武漢。該基地將以發(fā)展商業(yè)航天為主導(dǎo),以新一代航天發(fā)射及應(yīng)用為核心,通過(guò)科技創(chuàng)新、商業(yè)模式創(chuàng)新和管理創(chuàng)新,打造航天運(yùn)載火箭及發(fā)射服務(wù)、衛(wèi)星平臺(tái)及載荷、空間信息應(yīng)用服務(wù)、航天地面設(shè)備及制造等四大主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。
復(fù)旦大學(xué)航空航天系教授孫剛認(rèn)為,地方這樣的探索嘗試,是希望能夠在航天商業(yè)發(fā)展上做出一些產(chǎn)品。但要想達(dá)到盈利目的,時(shí)間還比較長(zhǎng)。
在他看來(lái),國(guó)外之所以能出現(xiàn)像SpaceX公司的“獵鷹-9”完成世界首次海上回收火箭這樣的實(shí)踐項(xiàng)目,是因?yàn)榧夹g(shù)基礎(chǔ)較牢靠?!拔覀兡茏龀鲆恍┊a(chǎn)品,但后續(xù)的產(chǎn)品延保需要大量的技術(shù)保障?!?/p>
北京航空航天大學(xué)通用航空產(chǎn)業(yè)研究中心主任高遠(yuǎn)洋表示,從我國(guó)國(guó)情來(lái)看,吸引社會(huì)資本和減低民營(yíng)企業(yè)進(jìn)入航天領(lǐng)域門(mén)檻,也是難點(diǎn)和重點(diǎn)。因?yàn)楹教旌娇疹I(lǐng)域往往自成體系,傳統(tǒng)做法是進(jìn)行體制內(nèi)配套。未來(lái),可以考慮在準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)上,進(jìn)行一些體制機(jī)制突破。
這也是今后的一個(gè)探索方向。例如,我國(guó)將探索推廣政府與社會(huì)資本合作(PPP)等模式,鼓勵(lì)和引導(dǎo)社會(huì)力量參與國(guó)家民用空間基礎(chǔ)設(shè)施、衛(wèi)星地面應(yīng)用系統(tǒng)等建設(shè)運(yùn)營(yíng),以及空間信息產(chǎn)品服務(wù),培育“互聯(lián)網(wǎng)+衛(wèi)星應(yīng)用”新業(yè)態(tài),建立完善政府購(gòu)買(mǎi)服務(wù)的模式,促進(jìn)商業(yè)航天健康發(fā)展??臻g站、探測(cè)器登月返回等國(guó)家重大航天工程將持續(xù)實(shí)施,服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的北斗導(dǎo)航、高分、海洋等眾多衛(wèi)星項(xiàng)目產(chǎn)生良好而廣泛的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益……當(dāng)前和今后一個(gè)時(shí)期,作為產(chǎn)業(yè)鏈較全的航天大國(guó),中國(guó)航天正迎來(lái)一個(gè)難得的發(fā)展機(jī)遇。如果能夠抓住這個(gè)機(jī)遇并利用好,將加速實(shí)現(xiàn)我國(guó)從航天大國(guó)向航天強(qiáng)國(guó)的歷史性跨越,包括具備全面的宇宙空間探索能力,建成完善的國(guó)家空間基礎(chǔ)設(shè)施和航天裝備體系,具備引領(lǐng)航天技術(shù)發(fā)展的自主創(chuàng)新能力,具備實(shí)力雄厚的航天國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力和話(huà)語(yǔ)權(quán)等。
在機(jī)遇面前,一方面需要航天大型企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)不斷創(chuàng)新,繼續(xù)引領(lǐng)整個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域發(fā)展:另一方面,也可以看到,一些新的研發(fā)機(jī)構(gòu)和民營(yíng)企業(yè)也對(duì)民用航天領(lǐng)域充滿(mǎn)熱情,并具備了跨入門(mén)檻的實(shí)力。如2015年發(fā)射的第一顆新一代北斗導(dǎo)航衛(wèi)星,由中科院和上海市合作共建的上海微小衛(wèi)星工程中心研制,采用了不同以往的衛(wèi)星新平臺(tái)和新技術(shù),在性?xún)r(jià)比上比較有優(yōu)勢(shì)。如果能夠讓這些新生力量獲得更多參與、成長(zhǎng)的機(jī)會(huì),整合到航天產(chǎn)業(yè)的生態(tài)鏈中,與大型航天企業(yè)一起合力構(gòu)建起更為開(kāi)放的民用航天創(chuàng)新生態(tài),將為中國(guó)航天帶來(lái)更廣闊的創(chuàng)新空間。
此外,國(guó)家層面將加快推進(jìn)航天法立法工作,研究制定民用航天管理?xiàng)l例、空間數(shù)據(jù)與應(yīng)用管理?xiàng)l例、宇航產(chǎn)品與技術(shù)出口管理?xiàng)l例等行政法規(guī),健全民用航天發(fā)射許可、空間物體登記等制度。研究制定國(guó)家航天政策,建立完善商業(yè)航天、國(guó)際合作、知識(shí)產(chǎn)權(quán)等配套政策,形成社會(huì)各類(lèi)主體公平有序參與航天發(fā)展的軍民融合開(kāi)放局面,保障航天事業(yè)規(guī)范有序發(fā)展。
【關(guān)鍵詞】河北省廊坊市 航天戰(zhàn)略 新興產(chǎn)業(yè)
【中圖分類(lèi)號(hào)】F276.44 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A
我國(guó)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè),經(jīng)過(guò)改革開(kāi)放多年努力,已經(jīng)取得了重要實(shí)質(zhì)性成果,尤其表現(xiàn)在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)。但是,隨著全球經(jīng)濟(jì)和金融一體化趨勢(shì)不斷深入,我國(guó)各項(xiàng)產(chǎn)業(yè)正面臨著嚴(yán)峻考驗(yàn),2008年金融危機(jī)以來(lái),國(guó)民生產(chǎn)總值和貿(mào)易出口額獲得了進(jìn)一步增加,這一結(jié)果主要還是以高額資源消費(fèi)為代價(jià)。世界各國(guó)都更加關(guān)注高新科學(xué)技術(shù)和構(gòu)建未來(lái)可持續(xù)發(fā)展的制高點(diǎn),如何構(gòu)建符合我國(guó)國(guó)情的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和培植具有核心競(jìng)爭(zhēng)力的新產(chǎn)業(yè),已經(jīng)成為國(guó)家宏觀政策制定的主要方向和學(xué)術(shù)界研究的一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題。
2012年,我國(guó)出臺(tái)關(guān)于《“十二五”戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》,更加明確我國(guó)著力發(fā)展新興產(chǎn)業(yè)的相關(guān)政策和指導(dǎo)方針,由于航天產(chǎn)業(yè)從自身建設(shè)和功能性外延等特征,更加成為我國(guó)戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵性支撐石。2011年,河北省政府與中國(guó)航天科技集團(tuán)公司簽署區(qū)域地方和航天產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)發(fā)展戰(zhàn)略框架協(xié)議,在“十二五”期間,共同促進(jìn)河北省社會(huì)經(jīng)濟(jì)和航天產(chǎn)協(xié)同發(fā)展,主要包括:運(yùn)載火箭制造及實(shí)驗(yàn)、戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)等五個(gè)主要內(nèi)容。而廊坊市在河北省具有得天獨(dú)厚的位置優(yōu)勢(shì),廊坊航天戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)建設(shè),對(duì)于我國(guó)航天工業(yè)可持續(xù)發(fā)展、京津航天產(chǎn)業(yè)的拓展和延伸、地方傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)全面系統(tǒng)升級(jí)都有著關(guān)鍵性的實(shí)踐性理論意義。
航天戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)是基于高新技術(shù)和新興產(chǎn)業(yè)相互融合,代表著我國(guó)科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向,近年來(lái),河北省在推進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和突出新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)方面,推出了一系列具有導(dǎo)向性政策措施,而這些實(shí)踐性政策性策略,對(duì)于航天戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)足進(jìn)步起到關(guān)鍵性作用,并且取得一定的成效。但是不可回避的是,河北省產(chǎn)業(yè)調(diào)整和戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)培育過(guò)程中,受到理論和經(jīng)驗(yàn)等多維度影響,以及實(shí)際客觀條件局部限制,產(chǎn)生很多新問(wèn)題。
河北省航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必要性
航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展將會(huì)直接帶動(dòng)一系列戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)培育和學(xué)科技術(shù)的融合式發(fā)展,我國(guó)經(jīng)過(guò)幾十年的航天工業(yè)的探索和建設(shè),已經(jīng)構(gòu)建出我國(guó)航天產(chǎn)業(yè)體系結(jié)構(gòu),并且航天產(chǎn)業(yè)的發(fā)展邁入了一個(gè)新發(fā)展階段和歷史時(shí)期。
航天產(chǎn)業(yè)具有重要的戰(zhàn)略導(dǎo)向性。航天產(chǎn)業(yè)的發(fā)展直接關(guān)系到我國(guó)高端裝備制造建設(shè)和發(fā)展,是我國(guó)眾多行業(yè)中具有高新科學(xué)技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)之一,同時(shí)對(duì)于我國(guó)企業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展,起到戰(zhàn)略導(dǎo)向性作用。①航天產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用,對(duì)于我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著重要的技術(shù)支撐和推進(jìn)性作用效果,在提升我國(guó)人民生活質(zhì)量、國(guó)際地位和綜合國(guó)力方面,更加強(qiáng)調(diào)其戰(zhàn)略性影響意義,一方面代表著我國(guó)在國(guó)際航天發(fā)展領(lǐng)域地位,另一方面也能夠表示我國(guó)核心國(guó)防實(shí)力。例如美國(guó)航天協(xié)會(huì)關(guān)于航空航天技術(shù)的相關(guān)說(shuō)明,②即該技術(shù)是否領(lǐng)先于世界水平,直接關(guān)系到國(guó)家各個(gè)方面戰(zhàn)略性安危,發(fā)展航空航天技術(shù)是現(xiàn)在乃至未來(lái)長(zhǎng)期投入和建設(shè)國(guó)家安全戰(zhàn)略??梢?jiàn),航天產(chǎn)業(yè)在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和軍事中占據(jù)核心地位,河北省航天戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)建設(shè),將會(huì)直接關(guān)系到我國(guó)航天產(chǎn)業(yè)整體規(guī)劃和可持續(xù)發(fā)展。
航天產(chǎn)業(yè)的技術(shù)多樣性和鏈條可擴(kuò)性。航天產(chǎn)業(yè)建設(shè)和發(fā)展具有戰(zhàn)略現(xiàn)代性作用,主要體現(xiàn)在航天產(chǎn)業(yè)技術(shù)的構(gòu)成技術(shù)多樣性和鏈條可擴(kuò)展性,一是技術(shù)多樣性,航空航天產(chǎn)品制造和生產(chǎn)是一項(xiàng)高精端、多學(xué)科技術(shù)融合而成,從某種程度上講,航空航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平能夠直接代表我國(guó)先進(jìn)科學(xué)生產(chǎn)力的基礎(chǔ)建設(shè)情況。由于航天產(chǎn)品生產(chǎn)工藝的復(fù)雜性要求,制造生產(chǎn)需要在特定環(huán)境下完成,涉及多個(gè)學(xué)科和技術(shù)領(lǐng)域的協(xié)調(diào)配合,例如要求航空航天材料具有高可靠性新材料、新工藝和新技術(shù),這也能夠進(jìn)一步說(shuō)明航天產(chǎn)業(yè)在我國(guó)各產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域前瞻性地位。同時(shí)技術(shù)多樣性還體現(xiàn)在,生產(chǎn)航天產(chǎn)品需要小批量和多零件構(gòu)成,這也要求在加工工藝選擇和技術(shù)上,呈現(xiàn)出明顯柔性生產(chǎn)力。二是鏈條可擴(kuò)性,據(jù)有關(guān)部門(mén)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),③航天戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶動(dòng)我國(guó)80%的新材料研發(fā),促進(jìn)多產(chǎn)業(yè)鏈條企業(yè)之間融合式發(fā)展,技術(shù)能夠直接提升企業(yè)核心市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,能夠更加有效促進(jìn)其他產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的有效調(diào)整。未來(lái)10年,一個(gè)航天項(xiàng)目與產(chǎn)業(yè)效益的比值為1:180,推進(jìn)國(guó)民生產(chǎn)總值增長(zhǎng)值為 0.714%。
河北省航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在的問(wèn)題
河北省在航天性戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)培育和發(fā)展方面,具有獨(dú)特發(fā)展優(yōu)勢(shì)。一是區(qū)域位置屬于京津經(jīng)濟(jì)的三角區(qū)域,符合產(chǎn)業(yè)延伸和資源互相滲透互補(bǔ)的要求,河北省航天產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,將帶動(dòng)區(qū)域多元新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展,并且能夠具有影響和被影響的區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展優(yōu)勢(shì);二是河北省的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì),2012年底,河北省物流產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出快速增長(zhǎng)趨勢(shì),同比2011年增加23.4%,物流產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為河北省現(xiàn)代服務(wù)性的優(yōu)勢(shì)性產(chǎn)業(yè),這也為航天戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)全國(guó)協(xié)同發(fā)展,提供重要基礎(chǔ)性保障,同時(shí)河北省在推動(dòng)我國(guó)“十二五”新興產(chǎn)業(yè)方面,具有明顯的發(fā)展成果,尤其是先進(jìn)制造、新材料和高科技電子信息技術(shù)等;三是河北省航天產(chǎn)業(yè)政策性?xún)?yōu)勢(shì),主要體現(xiàn)在“十二五”綱要中明確指出進(jìn)一步促進(jìn)和實(shí)現(xiàn)河北省沿海地區(qū)發(fā)展,這也為河北省航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展,提供上層政策性保證。由于河北省航天產(chǎn)業(yè)建設(shè)過(guò)程中基本無(wú)樣本參照,屬于探索性發(fā)展模式,目前,河北省航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展的過(guò)程中,依然存在兩個(gè)重要問(wèn)題。
航天戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)集群模式偏低。從國(guó)家統(tǒng)計(jì)據(jù)的相關(guān)數(shù)據(jù)分析可知,④河北省是我國(guó)一個(gè)重要經(jīng)濟(jì)型大省,但是從河北省國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值產(chǎn)業(yè)分布情況看,不屬于一個(gè)以新興產(chǎn)業(yè)為主導(dǎo)經(jīng)濟(jì)強(qiáng)省。主要體現(xiàn)在河北省的基礎(chǔ)性還是以粗放式、高資源消耗為主的,例如鋼鐵等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),企業(yè)規(guī)模雖有所增加,但是系統(tǒng)化歸類(lèi)集成程度不明顯,低水平生產(chǎn)現(xiàn)象還很明顯,這也是河北省產(chǎn)業(yè)發(fā)展過(guò)程中一個(gè)基礎(chǔ)性問(wèn)題。河北省航天產(chǎn)業(yè)有其自身特有發(fā)展模式,航天戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)需要從布局上,充分考慮集中性,并通過(guò)相應(yīng)產(chǎn)業(yè)集群模式,進(jìn)行統(tǒng)籌式發(fā)展,構(gòu)建出航天產(chǎn)業(yè)企業(yè)之間協(xié)調(diào)、多贏和技術(shù)互補(bǔ)促進(jìn)融合的創(chuàng)新發(fā)展模式,并積極帶動(dòng)與之相關(guān)輔產(chǎn)業(yè)發(fā)展,初步形成以廊坊市為主的新興航天產(chǎn)業(yè)集群,而對(duì)比河北省其他產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō),還是屬于較小規(guī)模產(chǎn)業(yè)集群,并且還需要進(jìn)一步完善系統(tǒng)框架上的組織協(xié)調(diào)發(fā)展,形成航天戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)的協(xié)同發(fā)展機(jī)制,形成大產(chǎn)業(yè)鏈條下的規(guī)模性循環(huán)經(jīng)濟(jì),從而形成以河北廊坊為中心的航天產(chǎn)業(yè)集群基地。
缺失高新核心支持性技術(shù)。全球范圍內(nèi)已經(jīng)掀起了新一輪航空航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展新時(shí)期,我國(guó)航空航天產(chǎn)業(yè)雖然在一些關(guān)鍵性技術(shù)領(lǐng)域,例如載人和火箭技術(shù),已經(jīng)達(dá)到國(guó)際航空航天的世界領(lǐng)先技術(shù),但是從整個(gè)航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展上,卻具有明顯的缺點(diǎn)和不足,主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面:一是航天產(chǎn)業(yè)原始創(chuàng)新能力還存在著明顯的差距性,尤其是一些關(guān)鍵性核心支撐技術(shù),不能滿(mǎn)足我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求,例如民用和軍用飛機(jī)在我國(guó)社會(huì)生產(chǎn)生活中需求量急劇增加,而我國(guó)大型航空工業(yè),還承接一些國(guó)外外包業(yè)務(wù),嚴(yán)重影響航空科技技術(shù)創(chuàng)新資源。同時(shí)航天產(chǎn)業(yè)相關(guān)技術(shù)研發(fā)過(guò)多關(guān)注于數(shù)量而不是質(zhì)量,2012年航天制造產(chǎn)業(yè)的申請(qǐng)專(zhuān)利數(shù)達(dá)到908件,但是具有整個(gè)行業(yè)高新技術(shù)比例不足2%,美國(guó)申請(qǐng)8654項(xiàng),核心技術(shù)占26%,這一數(shù)據(jù)顯示,我國(guó)航天產(chǎn)業(yè)原始創(chuàng)新能力和驅(qū)動(dòng)力存在著較為嚴(yán)重問(wèn)題,這也是河北省航天戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵性問(wèn)題。二是創(chuàng)新體制上存在著一定問(wèn)題,尤其是在航天產(chǎn)業(yè)高新技術(shù)研發(fā)和市場(chǎng)結(jié)合方面的問(wèn)題,河北省政府與中國(guó)航天科技集團(tuán)具有戰(zhàn)略性協(xié)同發(fā)展關(guān)系,在航天戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展過(guò)程中,已經(jīng)感覺(jué)到中國(guó)航天科技集團(tuán)具有明顯的計(jì)劃經(jīng)濟(jì)體制形態(tài),企業(yè)之間管理上還存在行政領(lǐng)導(dǎo)關(guān)系,各個(gè)企業(yè)的自主經(jīng)營(yíng)權(quán)受到了重要限制,這也是導(dǎo)致原始創(chuàng)新動(dòng)力不足的一個(gè)重要原因,同時(shí),中航集團(tuán)強(qiáng)調(diào)科研是主要,直接影響科研成果的市場(chǎng)性技術(shù)轉(zhuǎn)化,導(dǎo)致與河北省航天戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的資源浪費(fèi)和技術(shù)擱置情況,這也是河北省以及廊坊市航天戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展過(guò)程中的一個(gè)關(guān)鍵性抑制性問(wèn)題。
促進(jìn)航天戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的對(duì)策和建議
河北省航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展是一項(xiàng)多技術(shù)、多企業(yè)相互融合,協(xié)同發(fā)展的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)模式,在河北省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和新興產(chǎn)業(yè)配置中,具有特殊的重要作用和意義。
地處京津兩大城市之間的廊坊市其地理位置優(yōu)越,并且具有較好的航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)和條件,已建成的固安航天科技城正在成為對(duì)接北京、借勢(shì)發(fā)展的契合點(diǎn),預(yù)計(jì)在未來(lái)幾年,固安航天科技城將形成航天技術(shù)研發(fā)、應(yīng)用、服務(wù)一條龍的完整產(chǎn)業(yè)鏈,搶占戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的制高點(diǎn)。此外,廊坊市還擁有較好的科學(xué)研究平臺(tái),“河北省航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展軟科學(xué)研究基地”和“河北省航天遙感信息處理與應(yīng)用協(xié)同創(chuàng)新中心”均設(shè)在廊坊市北華航天工業(yè)學(xué)院,這將為我省航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供高質(zhì)量的研究成果。在我國(guó)“十二五”規(guī)劃的指導(dǎo)推動(dòng)下,廊坊市航天產(chǎn)業(yè)必然會(huì)成為河北省社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新的增長(zhǎng)點(diǎn)。因此,在促進(jìn)河北省及廊坊市航天戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展過(guò)程中,可以以廊坊市航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展為著眼點(diǎn),集中一切優(yōu)勢(shì)資源,制定符合區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展可行性政策引導(dǎo)和支持,完善航天產(chǎn)業(yè)鏈條發(fā)展支持性渠道,運(yùn)用多維度協(xié)同共進(jìn)機(jī)制和手段,加大培養(yǎng)和促進(jìn)航天戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展。具體建議及對(duì)策如下:
促進(jìn)廊坊航天產(chǎn)業(yè)集群模式和產(chǎn)業(yè)鏈條協(xié)同創(chuàng)新。航天產(chǎn)業(yè)自身特點(diǎn)是一個(gè)大型復(fù)雜、多技術(shù)、多產(chǎn)業(yè)組合,要實(shí)現(xiàn)國(guó)家航天戰(zhàn)略創(chuàng)新導(dǎo)向目標(biāo),不斷創(chuàng)造和提升航天戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展增長(zhǎng)點(diǎn),就要更加關(guān)注和強(qiáng)調(diào)航天產(chǎn)業(yè)集群模式合理化構(gòu)建和產(chǎn)業(yè)鏈條中各個(gè)相互企業(yè)之間協(xié)同創(chuàng)新能力。廊坊市航天戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展,需要產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)良好外界政策性環(huán)境和產(chǎn)業(yè)鏈條中各個(gè)企業(yè)創(chuàng)新,兩者直接相互協(xié)調(diào),直接影響航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展實(shí)質(zhì)性效率,也制約著航天產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈條各企業(yè)均衡性發(fā)展。因此,河北省及廊坊市航天新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展,就要不斷完善和優(yōu)化航天產(chǎn)業(yè)各企業(yè)外部發(fā)展環(huán)境,即給予政策性的引導(dǎo)和稅收支持,構(gòu)建出符合產(chǎn)業(yè)發(fā)展航天產(chǎn)業(yè)鏈條各個(gè)企業(yè)協(xié)同創(chuàng)新和共生平臺(tái),加大對(duì)于產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵性核心共性產(chǎn)業(yè)技術(shù)研發(fā)突破,作為其他產(chǎn)業(yè)發(fā)展的技術(shù)導(dǎo)向和配套支持,從而更好服務(wù)于河北省傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
實(shí)現(xiàn)廊坊特色航天產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)創(chuàng)新。河北省航天戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展要充分和依靠自身,地理、科研和政策性?xún)?yōu)勢(shì),強(qiáng)調(diào)和突出以廊坊市為產(chǎn)業(yè)中心,支持和培養(yǎng)企業(yè)核心技術(shù)發(fā)展。核心技術(shù)企業(yè)發(fā)展是航天產(chǎn)業(yè)鏈條中心臟組成部門(mén),直接代表著航天產(chǎn)業(yè)專(zhuān)業(yè)化和高信息技術(shù)性,這也直接需要政府政策性導(dǎo)向和引入社會(huì)資本進(jìn)行長(zhǎng)期可持續(xù)建設(shè)和發(fā)展。例如,國(guó)際上航天產(chǎn)業(yè)的一些核心技術(shù)都是由寡頭企業(yè)壟斷,由于利益驅(qū)使,其更加注重核心技術(shù)保護(hù),使得其他國(guó)家難以獲取。而我國(guó)在掌握航天產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)中,具有較好產(chǎn)業(yè)發(fā)展優(yōu)勢(shì),核心技術(shù)研究就是要依靠企業(yè)原創(chuàng)性,要耐得住長(zhǎng)期投入和風(fēng)險(xiǎn),建議河北省構(gòu)建出航天產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)創(chuàng)新保障平臺(tái),增加航天產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)研發(fā)抗風(fēng)險(xiǎn)能力,關(guān)注國(guó)外航天同類(lèi)技術(shù)反向工程求解、結(jié)合我國(guó)本土技術(shù),進(jìn)行核心技術(shù)再創(chuàng)新。在實(shí)現(xiàn)以河北省廊坊市為代表的航天產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)創(chuàng)新的過(guò)程中,要始終明確兩個(gè)支持問(wèn)題:一是結(jié)合國(guó)內(nèi)外航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展新形勢(shì),解決關(guān)鍵性技術(shù)核心問(wèn)題,以點(diǎn)蓋面,充分把握住航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展必要性和特殊性,建立廊坊市航天戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展合理化機(jī)制,形成一種產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)發(fā)展穩(wěn)定環(huán)境。二是以中央國(guó)企混合制改革為背景,不斷整合河北省航天戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)鏈條,推進(jìn)航天產(chǎn)業(yè)軍用和民用相結(jié)合模式,更好地實(shí)現(xiàn)航天產(chǎn)業(yè)研發(fā)性向服務(wù)性模式轉(zhuǎn)化,促進(jìn)河北省及廊坊市區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)航天新興產(chǎn)業(yè)和其他產(chǎn)業(yè)的聯(lián)動(dòng)協(xié)調(diào)發(fā)展。
結(jié)語(yǔ)
航天戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,直接關(guān)系到我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)際地位,航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必要性,主要體現(xiàn)在航天產(chǎn)業(yè)具有先天的戰(zhàn)略導(dǎo)向性和航天產(chǎn)業(yè)的技術(shù)多樣性和鏈條可擴(kuò)性,戰(zhàn)略導(dǎo)向性是航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必要前提,而產(chǎn)業(yè)技術(shù)多樣性和鏈條可擴(kuò)性是航天產(chǎn)業(yè)推進(jìn)自身和促進(jìn)其他產(chǎn)業(yè)建設(shè)的著眼點(diǎn),可見(jiàn)構(gòu)建我國(guó)大戰(zhàn)略背景下的航天產(chǎn)業(yè)航母,促進(jìn)河北省航天戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有現(xiàn)實(shí)客觀需求。河北省在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和培育新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)上,具有更加突出的京津翼黃金三角區(qū)地域優(yōu)勢(shì)、更加完備的產(chǎn)業(yè)配套服務(wù)保障體系和航天戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策性扶持導(dǎo)向優(yōu)勢(shì)。
近幾年,河北省航天戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)發(fā)展取得一定成績(jī)的同時(shí),也暴露出一些明顯不足和問(wèn)題,主要是航天戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)集群模式偏低和缺失高新核心支持性技術(shù),而產(chǎn)業(yè)集群模式是航天戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈條協(xié)同發(fā)展的保障性措施,高新核心技術(shù)支持是航天戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ),也是推進(jìn)河北省其他產(chǎn)業(yè)模式創(chuàng)新發(fā)展推動(dòng)力。對(duì)于當(dāng)前所存在的問(wèn)題,文中建設(shè)性提出促進(jìn)航天戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的對(duì)策和建議,主要包括,航天產(chǎn)業(yè)集群模式和產(chǎn)業(yè)鏈條的協(xié)同創(chuàng)新,及河北省具有特色航天產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)創(chuàng)新。河北省航天戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要來(lái)自各方面的多維度創(chuàng)新,只有創(chuàng)新才能走出一條符合我國(guó)實(shí)際情況的航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展之路。我國(guó)航天戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展,是一項(xiàng)理論和實(shí)踐反復(fù)結(jié)合的工作,需要更多機(jī)構(gòu)和學(xué)者,進(jìn)行系統(tǒng)性和關(guān)鍵問(wèn)題研究,希望筆者文章關(guān)于河北省廊坊市航天戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展問(wèn)題探究,能起到拋磚引玉之作用,更加有利于航天戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的進(jìn)一步探討和研究。
(作者單位:北華航天工業(yè)學(xué)院;本文系2013年度北華航天工業(yè)學(xué)院科研基金項(xiàng)目“加速廊坊戰(zhàn)略性新興高端產(chǎn)業(yè)發(fā)展,助推綠色崛起”階段性成果并受“河北省航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展軟科學(xué)研究基地”資助,項(xiàng)目編號(hào):KY―2013―24)
【注釋】
①傅培瑜:《我國(guó)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的研究》,東北財(cái)經(jīng)大學(xué)碩士學(xué)位論文,2010年,第6~9頁(yè)。
②張春玲:“加快培育我國(guó)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的對(duì)策研究“,《生態(tài)經(jīng)濟(jì)》,2013年第3期,第30頁(yè)。
③王新新:“戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的培育與發(fā)展策略研究“,《生產(chǎn)力研究》,2011年第8期,第155~157頁(yè)。
發(fā)令槍已響,一場(chǎng)空天領(lǐng)域的競(jìng)賽正在激烈上演。近日,歐洲航天局宣布重返月球計(jì)劃,將建造首個(gè)月球永久性基地,美國(guó)宇航局2016年則瞄準(zhǔn)太空旅行和深空探測(cè),實(shí)施一系列火星計(jì)劃,并計(jì)劃于2030年實(shí)現(xiàn)宇航員登陸火星的目標(biāo)。各大國(guó)動(dòng)作頻頻,劍指蒼穹,那么作為軍事強(qiáng)國(guó)的俄羅斯有著怎樣的舉動(dòng)和戰(zhàn)略考量呢?在這場(chǎng)激烈的角逐中,俄羅斯空天力量體系的實(shí)力又到底如何呢? 俄羅斯空天領(lǐng)域既有優(yōu)勢(shì)
作為老牌世界軍事強(qiáng)國(guó),俄羅斯的航天實(shí)力不容小覷。在蘇聯(lián)的光環(huán)下,俄羅斯航天業(yè)有著得天獨(dú)厚的既有條件,使得其在諸多航天領(lǐng)域獨(dú)具優(yōu)勢(shì)。
航天基礎(chǔ)設(shè)施體系完善 莫斯科郊外的航天中心內(nèi),用于宇航員模擬太空練習(xí)的離心機(jī)正在工作。
20世紀(jì)美蘇的“星球大戰(zhàn)”推進(jìn)了蘇聯(lián)航天業(yè)的快速發(fā)展,催生了強(qiáng)大完善的航天力量體系。蘇聯(lián)解體后,俄羅斯繼承了蘇聯(lián)85%以上的航天工業(yè),這使得俄在航空航天領(lǐng)域的起點(diǎn)較高,起步較快。諸如航天與導(dǎo)彈工業(yè)的科研機(jī)構(gòu)、空天武器裝備的生產(chǎn)制造單位、航天器的發(fā)射及監(jiān)測(cè)基地等一整套完整的基礎(chǔ)設(shè)施體系為俄羅斯航天業(yè)的發(fā)展鋪平了道路。
空天核心技術(shù)較為成熟 1961年4月12日,蘇聯(lián)航天員尤里?加加林搭乘“東方”號(hào)載人航天飛船遨游太空,書(shū)寫(xiě)了人類(lèi)探索太空的新篇章。蘇聯(lián)時(shí)期的叱咤雄風(fēng)并未隨蘇聯(lián)的解體而消散,其領(lǐng)先的核心技術(shù)在俄得以繼承。目前,在運(yùn)載火箭、反導(dǎo)武器方面,俄可以說(shuō)獨(dú)領(lǐng)。自1995年以來(lái),美國(guó)軍方一直使用俄制RD-180火箭發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)發(fā)射軍事和間諜衛(wèi)星。迄今為止,“質(zhì)子”-M大型運(yùn)載火箭也運(yùn)載了50多顆美國(guó)商用衛(wèi)星。另外,俄正在發(fā)展的S-500防空反導(dǎo)系統(tǒng),可攔截500千米外以5千米/秒速度高速飛行的彈道導(dǎo)彈或戰(zhàn)略彈道導(dǎo)彈,以及大氣層外的各種高速飛行器,其整體作戰(zhàn)效能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)全球任何一種現(xiàn)役的防空系統(tǒng)。 追夢(mèng)路上困難重重
雖然俄羅斯在空天領(lǐng)域占有一定優(yōu)勢(shì),但較蘇聯(lián)來(lái)說(shuō),卻一直在走下坡路,體制機(jī)制上的詬病積重難返,基礎(chǔ)設(shè)施上的損耗也日益嚴(yán)重,這無(wú)形中給俄航天業(yè)的發(fā)展增加了巨大的阻力。
資金不足成為“拖油瓶” 此前,俄總統(tǒng)普京曾痛心疾首地指出,俄航天事業(yè)有淪為“航天馬車(chē)夫”的危險(xiǎn)?,F(xiàn)在看來(lái),這種形勢(shì)依然不容樂(lè)觀。從俄羅斯航天集團(tuán)公司在2016年1月公布的2016~2025年俄聯(lián)邦航天計(jì)劃草案來(lái)看,俄未來(lái)10年的航天預(yù)算將比此前計(jì)劃大幅縮水。受?chē)?guó)際經(jīng)濟(jì)形勢(shì)低迷和盧布匯率持續(xù)下跌影響,2016~2025年俄聯(lián)邦航天預(yù)算將由此前計(jì)劃的2萬(wàn)億盧布降至1.4萬(wàn)億盧布,降幅達(dá)30%。由此,俄未來(lái)10年的航天計(jì)劃將被迫大幅“瘦身”。例如通過(guò)重型運(yùn)載火箭實(shí)施“繞月”探測(cè)的時(shí)間,將從此前計(jì)劃的2025年推遲到2025~2030年間實(shí)施;首次載人上月球的飛行時(shí)間將從2030年推遲至2035年;未來(lái)10年研制和發(fā)射的航天器數(shù)量也由此前計(jì)劃的185個(gè)降至150個(gè);此外,還有數(shù)個(gè)研究計(jì)劃被從太空計(jì)劃中砍掉。由于經(jīng)費(fèi)問(wèn)題,俄空天領(lǐng)域老化的舊武器系統(tǒng)得不到有效改進(jìn),先進(jìn)的新裝備也無(wú)法列裝部隊(duì)。可以說(shuō),資金的短缺已經(jīng)嚴(yán)重阻礙了俄航天工業(yè)的發(fā)展。
腐敗問(wèn)題成為“攔路虎” 近年來(lái),俄航天工業(yè)效率低下,航天事故頻發(fā),多枚火箭發(fā)射失敗,俄目前在建的大型航天發(fā)射場(chǎng)―所謂的“東方航天港”也屢次因?yàn)橘Y金問(wèn)題而導(dǎo)致工程陷入停滯。在2014年,根據(jù)俄羅斯相關(guān)監(jiān)管機(jī)構(gòu)的調(diào)查結(jié)果,聯(lián)邦航天局內(nèi)部被發(fā)現(xiàn)的金額竟超過(guò)18億美元。俄副總理羅戈津也直言:“在這樣的道德腐化程度之下,我們的航天發(fā)射屢屢發(fā)生事故也就不足為奇了?!彼?,俄高層決心根除航天部門(mén)久治不愈的頑疾,俄航天集團(tuán)公司也由此應(yīng)運(yùn)而生。
人才流失成為“絆腳石” 近年來(lái),由于在政治、經(jīng)濟(jì)等方面的保障及待遇不完善,使得俄國(guó)防科技人才大量外流。俄羅斯齊奧爾科夫斯基航天科學(xué)院專(zhuān)家卡拉什表示,許多一流專(zhuān)家沒(méi)有在一線(xiàn)工作,他們的興趣點(diǎn)也不在加速俄航天技術(shù)發(fā)展方面,而更關(guān)注自己的職位和薪水。雖然政府最近幾年在航空航天產(chǎn)業(yè)投入了大量資金支持其發(fā)展,但這些費(fèi)用大都投給了新的研發(fā)項(xiàng)目,而投入到人才培養(yǎng)上的資金相對(duì)不足,造成了目前俄羅斯大部分掌握尖端技術(shù)的科學(xué)家仍都是年過(guò)半百的老科學(xué)家,年輕科學(xué)家和技術(shù)人員的比例越來(lái)越低,甚至出現(xiàn)“斷崖”。 砥礪前行,只為空天夢(mèng)
俄羅斯曾是雄霸一時(shí)的世界大國(guó),自然不甘愿淪當(dāng)“航天馬車(chē)夫”。同時(shí),俄羅斯也清楚,隨著新時(shí)期戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)的深刻變革,空天領(lǐng)域?qū)⑹俏磥?lái)敵我較量的主要戰(zhàn)場(chǎng)。因此,俄羅斯十分重視空天力量的發(fā)展,不斷采取措施以實(shí)現(xiàn)孜孜以求的空天夢(mèng)。
整合結(jié)構(gòu),聚焦精干 未來(lái)作戰(zhàn)是體系間的作戰(zhàn),構(gòu)建完善的空天作戰(zhàn)防御體系顯得十分必要。俄羅斯從1993年就已經(jīng)開(kāi)始著手籌建太空作戰(zhàn)、預(yù)警和偵察系統(tǒng),并于1997年合并完成了火箭部隊(duì)、軍事航天部隊(duì)和導(dǎo)彈防御部隊(duì)建設(shè),到2001年已正式創(chuàng)建了“天軍”―航天部隊(duì)。2006年4月5日,俄羅斯總統(tǒng)批準(zhǔn)了新的《空天防御構(gòu)想》,明確了俄軍空天防御體系的建設(shè)原則、結(jié)構(gòu)組成、作戰(zhàn)目標(biāo)、建設(shè)步驟、未來(lái)發(fā)展方向等一系列重要的事宜。近年來(lái),乘著“新面貌”軍改的浪潮,俄在2011年開(kāi)始建立“集防空、反導(dǎo)和太空防御為一體”的“國(guó)家空天防御系統(tǒng)”,組建空天防御兵,并于2015年8月正式成立空天軍,整合了戰(zhàn)略預(yù)警、導(dǎo)彈防御、要地防空、外空監(jiān)控、航天支援保障等力量,大大提升了空天作戰(zhàn)能力,實(shí)現(xiàn)了防空、反導(dǎo)、太空防御“三位一體”的目標(biāo)要求。在2016年1月,俄又將國(guó)家航天局改為俄羅斯國(guó)家航天集團(tuán)公司,旨在進(jìn)一步精簡(jiǎn)組織編制、改善指揮能力、增強(qiáng)作戰(zhàn)能力,加速落實(shí)“空天一體”的戰(zhàn)略構(gòu)想。這一路走來(lái),俄羅斯披荊斬棘,乘風(fēng)破浪,不斷朝著精簡(jiǎn)、高效的空天作戰(zhàn)防御體系邁進(jìn),大大推動(dòng)了航天事業(yè)的發(fā)展。
防御為主,瞄準(zhǔn)打贏 現(xiàn)今武裝斗爭(zhēng)的重心已轉(zhuǎn)向空天領(lǐng)域,未來(lái)武裝沖突的結(jié)局將主要由空天領(lǐng)域的對(duì)抗決定。2001年,美國(guó)單方面退出《反導(dǎo)條約》,在外空攻防對(duì)抗中采取“先發(fā)制人”的進(jìn)攻戰(zhàn)略原則。近年來(lái),美國(guó)不斷試飛X-37B空天飛機(jī),使得全球快速打擊不再遙不可及,隱身飛機(jī)、精確制導(dǎo)武器的廣泛應(yīng)用又給各國(guó)空天安全帶來(lái)嚴(yán)重挑戰(zhàn)。面對(duì)來(lái)自美國(guó)及其盟友咄咄逼人的空天威脅,俄羅斯結(jié)合目前的政治經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀,認(rèn)為優(yōu)先發(fā)展空天防御、避免陷入軍備競(jìng)賽、保證國(guó)家安全是當(dāng)下的首要任務(wù)。為此,根據(jù)俄航天10年計(jì)劃,反衛(wèi)星武器將是重點(diǎn)發(fā)展對(duì)象,積極推進(jìn)反衛(wèi)星武器的研究和部署,壓制和削弱美國(guó)的反導(dǎo)體系成為了工作的主要目標(biāo)。目前,俄羅斯航天導(dǎo)彈防御部隊(duì)可監(jiān)視8500個(gè)太空目標(biāo),能對(duì)美國(guó)全境內(nèi)所有洲際彈道導(dǎo)彈發(fā)射場(chǎng)進(jìn)行全天候監(jiān)視,已建成15個(gè)快速反低軌道衛(wèi)星系統(tǒng)發(fā)射臺(tái),擁有100部導(dǎo)彈發(fā)射裝置。在武器系統(tǒng)上,俄羅斯主攻的“白楊”-M導(dǎo)彈及主守的S-400“凱旋”反導(dǎo)系統(tǒng)提供了尖銳的利器和堅(jiān)實(shí)的盾牌,讓美國(guó)精心部署的空天攻防武器顯得“力不從心”。
合作共贏,謀于發(fā)展 優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),合作共贏可以說(shuō)是俄羅斯目前不得不采取的一項(xiàng)舉措。由于巨大的經(jīng)濟(jì)下行壓力,導(dǎo)致俄羅斯投在航天工業(yè)上的資金一縮再縮,不得不從其他方向上獲取部分經(jīng)濟(jì)來(lái)源。另外,由于俄國(guó)防科技人才的流失及技術(shù)上的短板,使得加強(qiáng)國(guó)際交流合作非常必要。在商業(yè)領(lǐng)域,俄羅斯瞄準(zhǔn)太空潛在的商業(yè)價(jià)值,不斷開(kāi)發(fā)挖掘,早在1999年8月俄羅斯空間聯(lián)盟公司就開(kāi)始與安德森的太空冒險(xiǎn)旅行公司合作開(kāi)發(fā)“太空游”項(xiàng)目,獲得巨大利潤(rùn);在太空探索領(lǐng)域,俄美兩國(guó)合作已久,美國(guó)主力運(yùn)載火箭“宇宙神”-5的第一級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)就是引進(jìn)俄制的RD-180,且在國(guó)際空間站的合作上,美國(guó)每向國(guó)際空間站運(yùn)送1名宇航員,需向俄支付近7100萬(wàn)美元的“船票”。不管怎樣,以國(guó)際交流與合作為跳板,將助力航天工業(yè)的迅速發(fā)展,給俄羅斯空天事業(yè)打開(kāi)一條光明大道。因此,航天領(lǐng)域的交流與合作仍將是未來(lái)俄航天產(chǎn)業(yè)的重要工作方向。 俄羅斯S-400防空導(dǎo)系統(tǒng)
關(guān)鍵詞:增材制造技術(shù);金屬快速成型;工程應(yīng)用;發(fā)展趨勢(shì)
中圖分類(lèi)號(hào):TB47 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A
增材制造技術(shù)又稱(chēng)快速成型技術(shù)(RapidPro-totyping,RP),是20世紀(jì)80年代中期發(fā)展起來(lái)的一種利用材料堆積法制造實(shí)物產(chǎn)品的一項(xiàng)高新技術(shù).該技術(shù)借助計(jì)算機(jī)、激光、精密傳動(dòng)和數(shù)控等手段,將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)和計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)集成于一體,以逐層累積的建造方式在短時(shí)間內(nèi)直接制造產(chǎn)品樣品,無(wú)需傳統(tǒng)的機(jī)械加工設(shè)備和工藝,顯著地縮短了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的周期,增強(qiáng)了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力[1].相比傳統(tǒng)機(jī)械制造方法,增材制造技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)任意復(fù)雜結(jié)構(gòu)模具等的快速制造,在單件或小批量生產(chǎn)用機(jī)械制造過(guò)程中,具有制造成本低,周期短的優(yōu)勢(shì),因此廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)[2].
1增材制造技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
1.1增材制造技術(shù)在國(guó)外的發(fā)展
增材制造技術(shù)最早出現(xiàn)在1892年,美國(guó)Blan-ther用分層制造法構(gòu)成地形圖并申請(qǐng)了專(zhuān)利,開(kāi)啟了該技術(shù)發(fā)展的序幕.20世紀(jì)80年代,RP技術(shù)經(jīng)歷了快速及根本性的發(fā)展,僅在1986~1998年期間注冊(cè)的美國(guó)專(zhuān)利就有274個(gè)[3].美國(guó)的3DSystems公司于1988年生產(chǎn)出了世界上第一臺(tái)液態(tài)光敏樹(shù)脂選擇性固化快速成型機(jī)(SLA-250).20世紀(jì)90年代后期,出現(xiàn)了3DP、SDM、SGC、FDM等十幾種不同的快速成型技術(shù).2012年美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬為重振美國(guó)制造業(yè)提出一系列計(jì)劃,將3D打印技術(shù)列為11項(xiàng)重要技術(shù)之一.英國(guó)技術(shù)戰(zhàn)略委員會(huì)“未來(lái)的高附加值制造技術(shù)展望”中,把增材制造技術(shù)列為提升國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力,應(yīng)對(duì)未來(lái)挑戰(zhàn)的22個(gè)應(yīng)優(yōu)先發(fā)展技術(shù)之一[4].目前,美國(guó)Ford汽車(chē)公司和DuPont公司已經(jīng)在他們的生產(chǎn)線(xiàn)上采用RP技術(shù),美國(guó)Pratt&Whitney公司已應(yīng)用RP技術(shù)制造鑄造熔模.歐洲和日本等國(guó)家也不甘落后,紛紛進(jìn)行RP技術(shù)及設(shè)備研制等方面的研究工作,如德國(guó)的EOS公司、以色列的Cubital公司以及日本的CMET公司等[3].近年來(lái),采用RP設(shè)備最積極的地區(qū)是東亞,尤其是韓國(guó)、香港、新加坡[5].國(guó)外RP技術(shù)在航天航空、汽車(chē)交通、醫(yī)療器械、藝術(shù)創(chuàng)作等多個(gè)領(lǐng)域得到應(yīng)用.
1.2增材制造技術(shù)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展
我國(guó)于90年代初才開(kāi)始增材制造技術(shù)研究,雖短短20余年時(shí)間,卻得到了工業(yè)界的高度重視,發(fā)展迅速.2013年,國(guó)內(nèi)媒體紛紛報(bào)道,將RP技術(shù)稱(chēng)為“3D打印—無(wú)所不能的未來(lái)”[6]、“幾乎顛覆傳統(tǒng)的制造模式”[7]等.我國(guó)已擬定增材制造技術(shù)路線(xiàn)圖和中長(zhǎng)期發(fā)展戰(zhàn)略,中國(guó)工程院2012年1號(hào)文件內(nèi)容即為進(jìn)行“增材制造技術(shù)工程科技發(fā)展戰(zhàn)略的研究”,成立了由華中科技大學(xué)、西安交通大學(xué)、清華大學(xué)、北京航天航空大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)和國(guó)防科工委625所等專(zhuān)家組成的工作組,并已在2013年3月提交相關(guān)咨詢(xún)研究報(bào)告[4].目前,我國(guó)已初步形成增材制造設(shè)備和材料的制造體系.部分國(guó)產(chǎn)設(shè)備已接近或達(dá)到美國(guó)公司同類(lèi)產(chǎn)品的水平,設(shè)備及材料價(jià)格便宜.在國(guó)家科學(xué)技術(shù)部的支持下,我國(guó)已在深圳、天津、上海、西安等地建立一批向企業(yè)提供快速成形技術(shù)的服務(wù)機(jī)構(gòu),推動(dòng)了增材制造技術(shù)在我國(guó)的廣泛應(yīng)用.另外,我國(guó)的部分科研院所和企業(yè)已研發(fā)出光固化、金屬熔敷、生物制造、陶瓷成形、激光燒結(jié)、金屬燒結(jié)、生物制造等類(lèi)型的增材制造裝備和材料[8],取得了很好的效果.但與工業(yè)化國(guó)家相比,我國(guó)RP技術(shù)的研究和應(yīng)用尚存在一定的差距.
2增材制造技術(shù)基本成型原理與工藝
2.1增材制造技術(shù)的原理
增材制造技術(shù)是采用離散∕堆積成型的原理,通過(guò)離散獲得堆積的路徑、限制和方式,經(jīng)過(guò)材料堆積疊加形成三維實(shí)體的一種前沿材料成型技術(shù)[9].其過(guò)程為:對(duì)具有CAD構(gòu)造的產(chǎn)品三維模型進(jìn)行分層切片,得到各層界面的輪廓,按照這些輪廓,激光束選擇性地切割一層層的紙(或樹(shù)脂固化、粉末燒結(jié)等),形成各界面并逐步疊加成三維產(chǎn)品[10].由于增材制造技術(shù)把復(fù)雜的三維制造轉(zhuǎn)化為一系列二維制造的疊加,因而可以在沒(méi)有模具和工具的條件下生成任意復(fù)雜的零部件,極大地提高了生產(chǎn)效率和制造柔性[11].增材制造技術(shù)體系可分解為幾個(gè)彼此聯(lián)系的基本環(huán)節(jié):三維模型構(gòu)造、近似處理、切片處理、堆積成形、后處理等.增材制造過(guò)程如圖1所示.
2.2增材制造技術(shù)的制造工藝
隨著CAD建模和光機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展,增材制造技術(shù)的工藝發(fā)展很快,按照所用材料和建造技術(shù)的不同,目前投入應(yīng)用的已有十余種工藝方法.其中發(fā)展較為成熟的主要有光固化立體成型、分層實(shí)體制造、選擇性激光燒結(jié)等.上述工藝發(fā)展較為成熟,在此不再贅述.金屬直接成形法可以實(shí)現(xiàn)具有較高致密度和力學(xué)性能產(chǎn)品的快速制造,但工藝難度大,因此整體還處于技術(shù)研究階段[2].現(xiàn)將發(fā)展?jié)摿^大、較前沿的金屬直接成型工藝進(jìn)行重點(diǎn)介紹.2.2.1激光立體成形技術(shù)激光立體成形技術(shù)(LSF)是在快速成形技術(shù)和大功率激光熔覆技術(shù)蓬勃發(fā)展的基礎(chǔ)上迅速發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新的先進(jìn)制造技術(shù)[12].該技術(shù)綜合了激光技術(shù)、材料技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)和數(shù)控技術(shù)等先進(jìn)制造技術(shù),通過(guò)逐層熔化、堆積金屬粉末,能夠直接從數(shù)據(jù)生成三維實(shí)體零件,具有無(wú)模具、短周期、近凈成形、組織均勻致密、無(wú)宏觀偏析等優(yōu)點(diǎn)[13].這項(xiàng)技術(shù)尤其適用于大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件的整體制造,在航空航天等高技術(shù)領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展前景.目前,LSF的研究不斷取得突破性進(jìn)展,發(fā)展迅速.如西北工業(yè)大學(xué)凝固技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,在國(guó)內(nèi)率先提出LSF發(fā)展構(gòu)思,并研發(fā)一套完整的高性能致密金屬零件的激光立體成形理論、技術(shù)與裝備,榮獲陜西省科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)[14].近年來(lái),LSF在大型鈦合金構(gòu)件的研究方面取得重大突破,解決了其變形控制、幾何尺寸控制、冶金質(zhì)量控制、系統(tǒng)裝備等方面的一系列難題[4],如試制成功C9飛機(jī)翼肋TC4上下緣條構(gòu)件.另外,LSF在一些理論研究方面也取得一些進(jìn)展,如激光成形凝固組織的理論分析;TC4合金的α+β兩相組織控制、斷裂韌性、疲勞性能的研究;激光立體成形鎳基合金室溫拉伸和高溫持久性能研究等.LSF在航空航天領(lǐng)域的設(shè)備修復(fù)、激光組合制造、現(xiàn)場(chǎng)維修和再制造以及醫(yī)用植入體應(yīng)用等領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用.其中,航空航天領(lǐng)域研究進(jìn)展顯著,如航空航天高性能薄壁零件的成形、挽救常規(guī)技術(shù)不可修復(fù)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件、修復(fù)高推重比航空發(fā)動(dòng)機(jī)整體葉盤(pán)、尾氣能量處理透平機(jī)0Cr17Ni4Cu4Nb葉輪修復(fù)[4]等.LSF發(fā)展較快,已在國(guó)內(nèi)外獲得廣泛應(yīng)用,還須在工藝研究進(jìn)一步系統(tǒng)化、理論研究繼續(xù)深化、發(fā)展激光涂覆過(guò)程的實(shí)時(shí)觀測(cè)技術(shù)、開(kāi)發(fā)適用于該技術(shù)的合金材料、成形精度與成形速率如何達(dá)到最佳匹配[15]等方面加大研究力度.2.2.2激光選區(qū)熔化工藝激光選區(qū)熔化工藝(SLM)是激光選區(qū)燒結(jié)技術(shù)的一種升級(jí)和衍生,是直接進(jìn)行金屬打印的最新前沿技術(shù)之一.該技術(shù)為將零部件CAD模型分層切片,采用預(yù)鋪粉的方式,掃描鏡帶動(dòng)激光束在計(jì)算機(jī)控制下沿圖形軌跡掃描選定區(qū)域的合金粉末層,使其熔化并沉積出與切片厚度一致、形狀為零件某個(gè)橫截面的金屬薄層,直到制造出與構(gòu)件CAD模型一致的金屬零件[16].其工藝原理圖如圖2所示,SLM制造激光功率一般在數(shù)百瓦級(jí),精度高(最高可達(dá)0.05mm),質(zhì)量好,加工余量小.除精密的配合面之外,制造的產(chǎn)品一般經(jīng)噴砂或拋光等后續(xù)簡(jiǎn)單處理就可直接使用.該技術(shù)燒結(jié)速度快,成型件質(zhì)量精度高,適合中、小型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件,尤其是復(fù)雜薄壁型腔結(jié)構(gòu)件的高精度整體快速制造[16].SLM可為生產(chǎn)高精密、復(fù)雜器件提供全新的制造方法,應(yīng)用前景廣闊.如:美國(guó)GE公司在各大型企業(yè)中率先成立金屬材料激光熔化增材制造研發(fā)團(tuán)隊(duì),并在LEAP噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)中采用SLM制造燃油噴嘴;美國(guó)NASA馬歇爾航天飛行中心于2012年采用激光選區(qū)熔化成形技術(shù)制造了復(fù)雜結(jié)構(gòu)金屬零部件樣件,用于“太空發(fā)射系統(tǒng)”重型運(yùn)載火箭;2013年8月,NASA對(duì)SLM制造的J-2X發(fā)動(dòng)機(jī)噴注器樣件進(jìn)行了熱試車(chē)試驗(yàn)并獲得成功;美國(guó)加利福尼亞大學(xué)圣迭戈分校太空發(fā)展探索團(tuán)隊(duì)用3D打印方法制造火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推力室組件等[16].在設(shè)備開(kāi)發(fā)方面,早在2004年,華南理工大學(xué)與北京隆源合作,在國(guó)內(nèi)選區(qū)激光燒結(jié)設(shè)備的基礎(chǔ)上首先開(kāi)發(fā)出選區(qū)激光熔化快速制造設(shè)備Dimetal-240.2012年,華南理工大學(xué)研發(fā)出最新精密型Dimetal-100成型機(jī)[17].目前,各研究機(jī)構(gòu)一直致力于高(變)致密度、成型角度、薄壁、力學(xué)性能等基礎(chǔ)研究,適用于該技術(shù)的各種金屬材料及工藝研究有待開(kāi)發(fā).
3增材制造技術(shù)的應(yīng)用典型
3.1設(shè)計(jì)驗(yàn)證方面的應(yīng)用
增材制造技術(shù)在設(shè)計(jì)驗(yàn)證方面應(yīng)用廣泛,可應(yīng)用于航天系統(tǒng)功能性風(fēng)扇組裝、進(jìn)行功能性和聲響測(cè)試,使得模擬實(shí)際旋轉(zhuǎn)速度達(dá)15000r/min,遴選出問(wèn)題解決方案,節(jié)約成本[18].保時(shí)捷將其用于功能性測(cè)試,以便分析冷凍液流動(dòng)特性,改變?cè)O(shè)計(jì)以減少紊流.另外,美國(guó)GE公司采用增材制造技術(shù)用1個(gè)零件代替原設(shè)計(jì)20個(gè)零件組成的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴,減重25%,增效15%,制造成本大幅度降低,已大批量生產(chǎn);美國(guó)公司還采用增材制造技術(shù),成形了能耐熱3300°C的復(fù)合材料航天發(fā)動(dòng)機(jī)零件,使其成為“龍飛船2號(hào)推力達(dá)到龍飛船1號(hào)推力的200倍”技術(shù)的關(guān)鍵[19].增材制造技術(shù)還可應(yīng)用于機(jī)器人表面映射反饋輔助原型設(shè)計(jì)[20]、光彈應(yīng)力分析等.光彈應(yīng)力分析時(shí),需將作用于激光快速原型工件上的應(yīng)力可視化,以識(shí)別設(shè)計(jì)不足的區(qū)域.圖3為增材制造技術(shù)設(shè)計(jì)驗(yàn)證的部分應(yīng)用.
3.2模具制造方面的應(yīng)用
增材制造技術(shù)在模具制造方面的應(yīng)用廣泛,主要分為軟模具制造和硬模具制造.利用真空澆注軟硅膠模翻模技術(shù),可生產(chǎn)小批量的類(lèi)似工程塑料、聚氨酯等產(chǎn)件.快速鑄造方面,光敏樹(shù)脂消失法鑄造可一次完成鑄造成型,周期短,機(jī)械性能好[21].嘉陵集團(tuán)利用該技術(shù)用于摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸頭研制,獲得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益.光固化原型與砂型結(jié)合鑄造技術(shù)應(yīng)用也較為廣泛,如研發(fā)新型四缸柴油發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋[18]、開(kāi)發(fā)汽車(chē)零部件[22]等.快速成形原型直接制造蠟型模具可用于小批量精鑄,大大提高鑄件壽命,節(jié)約成本.另外,西安交通大學(xué)研發(fā)出的陶瓷型鑄造,鑄型外殼、內(nèi)芯和漿料包裹層一體化設(shè)計(jì),使航空葉片鑄件合格率由15%提升至85%.東方氣輪機(jī)廠利用該技術(shù)已研發(fā)出空心渦輪葉片,大大提高了葉片機(jī)械力學(xué)性能[18].目前,最為先進(jìn)的快速模具制造方法有樹(shù)脂基復(fù)合材料快速制模方法、中或低熔點(diǎn)合金鑄造制模、金屬電弧噴涂制模等.其中,金屬電弧噴涂成型快速制模技術(shù)[18]在模具成本、壽命、制造周期、精度等方面具有綜合優(yōu)勢(shì),并且模具工作表面具有較好的強(qiáng)度、硬度和耐磨性,模具表面摩擦學(xué)特性更接近于鋼質(zhì)模具,是一種較為理想的快速制模方法.其技術(shù)原理、設(shè)備及制模應(yīng)用如圖4、5所示.快速模具技術(shù)可節(jié)約成本3/4,縮短生產(chǎn)周期約2/3.提高模具制造精度、開(kāi)發(fā)新材料新工藝、直接制造高強(qiáng)度金屬模具等是該技術(shù)的重要發(fā)展方向.
3.3個(gè)性化醫(yī)療方面的應(yīng)用
增材制造技術(shù)在醫(yī)療模型制造和體外醫(yī)療器械[23]、個(gè)性化永久植入物制造、組織工程支架制造、細(xì)胞打印、器官打印方面應(yīng)用廣泛,現(xiàn)已取得較大進(jìn)展.如利用增材制造技術(shù)制造出高精度連體骨骼模型,成功實(shí)現(xiàn)連體嬰兒分離[24]等.西安交通大學(xué)與第四軍醫(yī)大學(xué)聯(lián)合開(kāi)展骨替代物制造、定制化人工脛骨半關(guān)節(jié)大段骨重建術(shù)、定制化鈦合金半膝關(guān)節(jié)假體復(fù)合大段骨移植、定制下頜骨原型設(shè)計(jì)[25]等研究,并成功實(shí)現(xiàn)中國(guó)首例“下頜骨溶解修復(fù)”手術(shù)[18].另外,西安交通大學(xué)與昆明軍區(qū)醫(yī)院聯(lián)合進(jìn)行了脊椎手術(shù)導(dǎo)航模板制作等研究,進(jìn)一步擴(kuò)展了個(gè)性化永久植入物的應(yīng)用領(lǐng)域.采用TCP材料,西安交通大學(xué)積極開(kāi)展基于光固化原型的支架制作人工活性骨支架研究,取得一定的科研進(jìn)展.圖6所示為利用3D打印技術(shù)制作的脊椎手術(shù)導(dǎo)航模板.
4增材制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
目前,增材制造技術(shù)存在許多問(wèn)題,如材料方面限制、成形精度與成形速度的矛盾、設(shè)備及材料的價(jià)格昂貴等.在未來(lái)的發(fā)展中,該技術(shù)將會(huì)在新材料及創(chuàng)新工藝[26]、裝備與關(guān)鍵器件、與傳統(tǒng)工藝相結(jié)合等方面展開(kāi)更深入的研究.另外,增材制造技術(shù)要克服一些技術(shù)瓶頸,實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)上的突破,如:與傳統(tǒng)制造結(jié)構(gòu)保持同樣的強(qiáng)度;減小成型過(guò)程中的變形,細(xì)化光斑、優(yōu)化材料和工藝[27],以提高制造精度;進(jìn)行工藝創(chuàng)新與優(yōu)化,提高光束能量以提高制造效率[18]等.現(xiàn)階段,該技術(shù)將重點(diǎn)研究陶瓷零件制造、復(fù)合材料制造、聚合物噴射快速原型制造[28]、金屬直接制造等,如:利用光固化原型技術(shù),使支撐結(jié)構(gòu)中組織發(fā)生變化制作碳化硅復(fù)合材料零件;使用高介電陶瓷材料,構(gòu)造復(fù)雜型腔結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)微波負(fù)折射功能,進(jìn)行光子晶體制造,完成傳統(tǒng)制造技術(shù)難以制作的內(nèi)外形結(jié)構(gòu);深入研究金屬直接成形自愈合原理,進(jìn)行高溫合金葉片制作實(shí)現(xiàn)金屬直接制造[18]等.增材制造技術(shù)在工藝研究方面,存在許多具有潛力的研究方向.如:建立多層激光直接成形的自穩(wěn)定機(jī)制并利用粉末負(fù)離焦技術(shù)制造薄壁,使工件側(cè)面平均粗糙度達(dá)到10.04μm;充分研究葉片制造中的曲率效應(yīng),實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)曲率大處熔化嚴(yán)重;進(jìn)行空心葉片掃描路徑設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究,以輪廓、光柵(方向優(yōu)化)、分區(qū)的路徑選擇掃描復(fù)雜空心葉片,減少空行程,節(jié)約粉末;依據(jù)液氮控制冷卻梯度,對(duì)空心葉片定向晶組織進(jìn)行控制[18]等.在生物組織制造方面,增材制造技術(shù)潛力巨大,應(yīng)用前景廣闊,如:進(jìn)行肝組織支架制造,通過(guò)仿生流道和定向多孔結(jié)構(gòu)促進(jìn)肝細(xì)胞向支架內(nèi)生長(zhǎng),研究支架/細(xì)胞復(fù)合體用于修復(fù)肝缺損的有效性[29];對(duì)細(xì)胞打印和器官打印等生物醫(yī)學(xué)前沿領(lǐng)域研究探索[18]等.另外,將增材制造技術(shù)與傳統(tǒng)工藝相結(jié)合,進(jìn)行小批量制造,可發(fā)揮倍增效益,是該技術(shù)發(fā)展的一大趨勢(shì).
5結(jié)語(yǔ)